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芯片是一个庞大的朝阳产业，机会无限。
这是君临2020年芯片系列研究的第三篇，前面我们分析了设备和制造，今天我们就来谈谈芯片产业的上游，设计。
芯片设计专家是这样的，早上来到公司，泡杯茶，打开芯片设计软件，然后开始一天的工作。
芯片设计者使用的软件叫做EDA，设计者可以在EDA上进行芯片设计、布线、验证和仿真。
2018年，EDA市场规模仅为97亿美元，很小，但是没他还真不行。
目前，EDA软件主要由Synopsys、Cadence和西门子旗下的Mentor Graphics三家公司垄断，这三家公司的市场占有率高达70%。
在中国，以上三家公司的市场份额更是高达95%，近乎完全垄断。
其实从1986年开始，我国就开始研发自己的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。
1993年，国产首套EDA熊猫系统问世，其中华大九天公司就承载了熊猫系统的技术。
而华大九天是由华大集团的EDA部门在2009年独立而来的。
在2018年，大基金还投资了华大九天。
华大九天的董事长刘伟平表示，公司有一套完整的模拟电路设计平台。
但对于芯片设计软件公司来说，这是一个赢家通吃的行业。
因为芯片设计公司都会选择技术最好的软件，所以你就能理解为什么中国EDA软件市场集中度会这么高了。
不过，对于芯片设计产业来说，关键的不是EDA，而是芯片设计公司，毕竟EDA市场规模很小。
2018年，中国集成电路设计业销售额为2519亿元。
这几年，中国芯片设计产业高速增长。
从2014年到2018年，设计业销售额年均增速高达24%。
目前全球前5大芯片设计公司是博通、高通、英伟达、联发科和海思。
1
博通之所以能成为芯片设计行业的老大，主要是因为不断的并购，不断的上演蛇吞象。
1991年，Henry T. Nicholas III和Henry Samueli博士创立博通公司。
而今天的博通，我们称为新博通，但这个新博通要从1999年说起。
1999年，惠普将医疗和测量仪器部门拆分出来，成立安捷伦公司。
2005年，从安捷伦公司独立出安华高公司，之后安华高不断发起并购。
2008年，安华高并购英飞凌声波元件业务。
2013年，安华高并购CyOptics，这是一家光通讯芯片和相关元件供应商。同年，安华高并购芯片供应商LSI公司，投资电子技术供应商Amantys。
2014年，安华高并购芯片公司PLX。
经过一系列的并购，2014年安华高位列全球第17大半导体公司。
直到2015年5月，安华高以370亿美元加股票收购博通，成为当时芯片行业最大的并购案。
安华高并购博通之后，新博通成了行业中的巨无霸，公司掌握了网络构架前后端芯片解决方案。
博通与安华高合并之后的1年，新博通又以55亿美元收购网络厂商博科。
2017年，新博通在芯片设计领域排第一，芯片设计收入高达43.7亿美元。
这时候博通觉得自身实力够强，时机也成熟了，准备对高通下手。
于是在2017年，博通准备以1300亿美元收购高通，下手够狠。
不过，一方面高通管理层不同意。另外一方面，美国总统以国家安全为由，禁止了博通收购高通的计划。
那高通是何许人也？
竟然惊动总统？
2
高通是欧文.雅各布斯创建的。
1985年，已经退休的欧文.雅各布斯叫上以前的6个同事，创立了QUALity COMMunications公司，意思是高质量通讯，主要做无线通讯业务，这就是后来的高通公司。
高通成立的时候，社会上通讯技术发展的大方向是TDMA技术。
这是什么技术？
TDMA技术允许多个用户在不同的时间片使用相同的频率，根据这种技术发展出了GSM通讯技术。
听没听懂，没关系。
我们只是想告诉你，后来雅各布斯提出了更先进的通讯技术。
雅各布斯认为CDMA在移动通讯技术上具有更大潜力，于是将CDMA作为重点发展方向。
那什么又是CDMA？
CDMA同样是一种无线通讯技术，这种技术可以使原数据信号的带宽被扩展，具有抗干扰能力强，抗衰落能力强，兼容性好的特点，总之就是优点多。
在雅各布斯的努力下。
到1993年，CDMA被公认为行业标准，因此高通取得了很大成功。
1996年，Bell Atlantic电信推出美国第一个CDMA网络，而高通可谓是最早布局该技术的公司之一。
除了通信技术，高通的芯片更强。
高通主要做芯片设计，而生产主要给到台积电，最近也找中芯国际代工。
高通最关键的芯片产品是骁龙，这是一款家喻户晓的移动处理器芯片，主要用在笔记本电脑、智能手机和平板电脑上，例如我们经常听到的手机CPU。
2007年，高通推出第一款66纳米制程的移动处理器芯片S1，这就是第一款骁龙芯片，之后陆续推出S2、S3和S4系列。
目前的骁龙835已经达到10纳米制程。
高通的芯片是首个能够兼容Android系统的芯片，所以一下占据了Android手机的半壁江山。
除了高通，另外一家适用于Android系统的芯片就是华为的麒麟。
高通的芯片供应给索尼、诺基亚和LG等国际大公司，同时也是国内中兴、联想、小米、海信和海尔等厂商的手机芯片供应商。目前全球高端手机使用的处理器芯片，大多都是高通的芯片。
骁龙芯片被认为是世界上最先进的手机芯片，处理速度快，功耗低。
骁龙在手机CPU中的地位就相当于在电脑CPU芯片中的酷睿。
据说卖出一部4000元带高通芯片的手机，差不多1000元就用在骁龙芯片上，可见高通有多赚。
高通真是名副其实的躺赚，你想使用高通的技术？
行，交钱，交专利费。
高通的成功奠定了他在国际上的垄断地位，所以也是官司缠身，不断的受到反垄断调查。
2007年，韩国对高通进行反垄断调查，2010年对高通罚款2.36亿美元，2016年又处以高通1.03万亿韩元的罚款。
2015年，中国对高通处60.88亿人民币反垄断罚款。
到2019年，在美国通用会计准则下，高通的营收为243亿美元，相比于上一年增加了17亿美元，同比增长7%。
但是如果按照非美国通用会计准则，2019年高通的营收为194亿美元，下降了32亿美元，同比下滑14%。
为什么会有这么大差异？
因为在通用会计准则下，包括了来自苹果47亿美元的专利许可费。
可见，高通靠卖专利，赚了不少。
3
移动手机CPU芯片，被高通占领了。
电脑CPU芯片，英特尔占领了。
那后面的芯片设计公司还有没有空间？
有，答案是显卡。
说到显卡，就不得不提黄仁勋。
1963年，黄仁勋生于台北，现在是美国籍。
1972年，黄仁勋与家人迁往泰国，之后被送往美国。
黄仁勋在1983年进入到AMD公司，从1985年到1993年，他是在LSI Logic公司工作。
LSI公司是一家图形处理芯片公司。黄仁勋在LSI公司后来主动转行去做销售，并且很快做到销售部门经理。
对于科技公司来说，销售人员很难做老板，因为会销售，不懂专业，这是不行的。
但如果技术人员做了销售，就很容易成老板。因为对于技术人员来说，技术有了，销售和运营的经验也有了，那么成立公司重要的条件就都具备了。
于是在1993年，黄仁勋创立了英伟达，主要业务是做显卡。
在电脑里，CPU主要负责逻辑运算，关键企业是Intel。
而显卡主要负责图形运算，关键公司就是英伟达。
英伟达开发的第一款芯片叫做NV1，但其实性能并不好，接着英伟达就遇到经营困难。
好在后面世嘉给了黄仁勋700万的研究经费，挽救了英伟达，并且让英伟达帮世嘉去研究游戏显卡NV2。
但黄仁勋并没有完全跟着世嘉的思想走，两者之间的蜜月期也很快过去，最后NV2胎死腹中，根本就没出来。
与世嘉分道扬镳之后，黄仁勋抓紧研究NV3。
在当时，游戏公司都有自己的显卡，也就是说你玩这个游戏，需要这个显卡，如果你玩那个游戏，那么只能用那个显卡，很烦！
那有没有一个标准？
直到1995年，微软的Win95发布了一个D3D标准。
黄仁勋看到机会来了，就以D3D标准为目标来研发NV3，后来取得了很大的成功。
在1995年之前，世界主流的显卡是巫毒，而英伟达只是一个追随者，只是行业中的一个小弟。
但是随着windows系统的普及，巫毒显卡在D3D标准上运用很差。
大家都在用D3D标准的时候，巫毒还在坚持自己的标准。
之后，巫毒就渐渐没落了，即使他们做出了很多努力，但只要方向是错的，再怎么努力也没能救下巫毒。
1998年，英伟达发布TNT显卡，俗称：炸药显卡。
虽然这时候的TNT还打不过巫毒2显卡，但黄仁勋做过销售，造势做得好，所以TNT卖得也还不错。
直到1999年，英伟达发布TNT2显卡，成功超越巫毒2，这下真的就是“吊打”了。
1999年8月，英伟达发布GeForce显卡，这是黄仁勋最为骄傲的显卡，因为这是世界上第一款可以支持256核心位宽的显卡。
从此之后，英伟达成了显卡行业的老大，显卡界的时代从此发生改变。
2002年2月，英伟达GPU出货量达到1亿颗，而GPU就是显卡的处理器，它是显卡的“心脏”。
目前英伟达的产品包括：GeForce、Tegra、ION、Quadro、Tesla等。
2016年，英伟达推出新的GPU芯片TeslaP100，这款芯片里面有150亿个晶体管，可用于深度学习。
在2017年，软银还以40亿美元买入英伟达股票，成为英伟达第四大股东。
2019年，英伟达营业收入高达109亿美元，净利润高达28亿美元。
截至2020年4月7日，英伟达公司市值1630亿美元，已经发展成为显卡界的王者。
4
我国的芯片设计企业与国外是有明显差距，但好在其中部分公司已经挤入了世界前五，例如台湾的联发科，还有大陆的海思。
1995年，蔡明介成立了一个多媒体小组，小组有20多个人，后来这个小组演变成了现在的联发科。
1997年，联发科成立，目前公司是全球著名IC设计厂商之一。
在刚成立的时候，联发科主要是做光盘存储技术和DVD芯片。
到2001年，蔡明介将手机芯片作为重点发展方向。
2003年，联发科的首款手机芯片问世，不过由于知名度低，所以销量并不好。
2004年，蔡明介与正崴集团董事长郭台强合作成立手机设计公司达智，设计手机硬件，为手机厂商提供一站式方案，从而吸引了一大批小手机厂。
2007年，中国取消手机牌照核准制度，转而对手机颁发连网许可证，于是手机行业进入门槛大幅降低，各个小作坊都可以光明正大的出来做手机。
而这些小厂商主要就是用联发科的元器件。
于是，人们对联发科的印象就是“山寨”。
但是山寨手机的量很大，所以到2008年，联发科收入当中有一半就是来至于手机芯片，而公司也顺理成章成为全球第三大芯片设计公司。
2010年，联发科加入谷歌的开放手机联盟，打造Android智能手机解决方案，进入智能手机市场。
到2012年，联发科在大陆的手机芯片出货量达到1.1亿。
另外，小米的红米一代采用联发科MT6589T芯片，被小米认可更是让联发科的芯片销量快速增长。
联发科的芯片业务越做越大。
到2019年，联发科全年营收已经达到2462亿元新台币。
2019年，联发科还发布了5G芯片，公司的芯片技术也已经走在了国际前沿。
除了联发科，我国另外一家重要芯片设计企业是海思。
海思是华为旗下的芯片设计公司，成立于2004年。
海思现在是中国大陆最大的无晶圆厂芯片设计公司。
1991年，华为ASIC设计中心成立，这就是海思的前身。
1996年，27岁的何庭波加入华为，成为一名芯片工程师。
2004年,海思成立，任正非对何庭波说：每年给你4个亿，2万人，研发芯片。
在当时，华为员工就3万人，研发经费不到10亿，很大一部分都给到了何庭波，可见任正非对芯片的重视。
这样，华为海思就开始干了起来。
任正非给海思定的目标是3年外销40亿，但实际情况是在最初的三年，海思几乎毫无进展。
海思研发出来的第一款芯片K3V1，甚至连自己的手机都不用。
2012年，K3V2推出，虽然有了很大进步，但是相比于国外产品，依然存在很大差距。
直到2013年，麒麟910推出，这才有了质的飞跃，而这一年，海思营收达到了93亿。
2014年，海思发布八核海思麒麟920芯片。
到2018年，海思营收达到503亿元，成为全球前5大芯片设计公司，而华为手机也用上了麒麟芯片。
在2019年贸易摩擦中，海思总裁何庭波发表了一封全员信。
大体内容有：华为被列入美国商务部工业和安全局的实体名单。而在多年前海思做出了极限生存的假设，预计有一天，所有美国的先进芯片和技术将不可获得，而华为仍将持续为客户服务。
海思打造了“备胎”芯片，但一直压在保密柜里。华为被列入实体清单，备胎一夜之间全部转“正”！
方舟子说：既然备胎这么好，为什么不早点拿出来用？
业界质疑的声音不少，但我们想说的是，华为海思是全球第五大芯片设计公司，年营收超过500亿，这样的规模，我们相信研发出来的芯片绝对不是纸糊的。
另外，连华为手机都用上了麒麟芯片，根据2019年第三季度数据，华为手机75%用上了麒麟芯片。
因此，即使麒麟芯片与高通的骁龙有差距，我们认为也大不到哪里去。
5
在大陆，除了海思，紫光集团在芯片设计领域也是一家很强的公司。
紫光集团是清华大学旗下的一家公司。
1988年，清华大学成立科技开发总公司，这家公司在1993年改组为清华紫光集团。
截止目前，紫光集团旗下的芯片业务包括以长江存储为主的存储芯片，以紫光展锐为主的手机芯片，第三个是安全芯片。
紫光集团旗下的上市公司主要包括紫光股份和紫光国微。
其中紫光国微就是一家做芯片设计的公司。
紫光国微的前身是晶源电子，成立于2001年。
2012年，同方股份收购晶源电子。
在2016年，紫光集团旗下的紫光春华又收购同方国芯36.39%的股份，从而成为晶源电子实际控制人，晶源电子更名为紫光国芯，2017年紫光国芯进一步更名为紫光国微。
目前，紫光国微业务包括智能安全芯片、特种集成电路和存储器芯片。
2018年，紫光国微智能卡芯片营收为10.4亿，这是公司收入占比最大的业务。另外，公司特种集成电路收入6.2亿元，存储器芯片收入6.5亿。
由于公司最大业务是安全芯片，所以公司将主要做存储芯片的西安紫光国芯76%的股权转让给北京紫光存储，从而专注智能安全芯片设计。
2019年，紫光国微推出5G超级SIM卡，因此紫光国微也算是一只5G概念股。
近期，紫光国微计划以180亿收购紫光联盛。
紫光联盛旗下有一家公司叫做Linxens，这是一家做安全芯片微连接器的公司，收购完成之后，紫光国微的实力将更强大。
Linxens成立于1979年，目前是全球智能安全芯片组件销售规模最大的公司之一。
2018年，Linxens营收接近5亿欧元，差不多40亿人民币。如果收购完成，紫光国微业绩将发生质的改变。
另外，紫光集团旗下的紫光展锐主要做手机芯片。
紫光展锐主要是由展锐通信和锐迪科两家公司合并而来的。
2013年，紫光集团收购展锐通信，接着在2014年收购锐迪科。
2018年，展锐通信和锐迪科两家公司合并，这就成了现在的紫光展锐。
2018年，紫光展锐营收73亿，净利润2.55亿，已经具有相当强的规模优势。
2019年，紫光展锐发布5G基带芯片—春藤510，将在2020年底正式投入商用。
目前，紫光展锐已宣布启动科创板上市。
如果成功上市，A股又将多一只优秀的芯片股。
除了紫光展锐，紫光集团旗下还有长江存储，长江存储是做存储芯片的公司，不仅仅有设计，同时也有芯片制造，所以在此我们就不多说了。
6
相比于芯片制造来说，设计的进入门槛要低得多，既不用买光刻机，也不用买刻蚀设备，主要成本就是员工成本。
公司实力强就多招点人，实力弱，就少招点人。
做不起电脑CPU，也做不起手机芯片，没关系。
在一些细分领域，技术含量相对较低的芯片也是可以考虑的。
中芯国际是一家做晶圆代工的企业，2019年公司固定资产为541亿元，占总资产的47%。
兆易创新是做芯片设计的，2019年公司的总资产为62亿元，其中固定资产仅为5.6亿元。
晶圆制造是重资本运作，例如光刻机，一台就高达上亿美元。
而固定资产多，那么折旧就会多，所以相比于晶圆代工企业来说，芯片设计公司毛利率更高，进入门槛更低。
截至2017年，我国集成电路设计企业总量高达1380家，而2015年仅为736家，短短两年上升了近一倍。
当然，数量虽多，但是有实力的却不多，很多都是做某个细分领域的芯片设计。
专门做芯片设计的公司又被称为采用Fabless模式的公司，这些公司的特点就是设计芯片，而生产和封装测试则外包出去。
这其中，纳思达的芯片设计国内领先，公司具有CPU独立设计能力和复杂SoC芯片设计能力。
2015年，大基金第一个投资的芯片设计A股上市公司就是纳思达。
纳思达芯片业务目前以耗材芯片为主，主要做打印芯片。
2018年，纳思达的营业收入高达219亿元，规模很大。
不过根据我们对纳思达公司的访问，其中来至于芯片部分的收入大概为14亿左右，所以芯片设计只是公司其中的一部分业务。
纳思达旗下子公司杭州朔天专业设计CPU芯片，这要从严晓浪说起。
严晓浪是一名浙江大学教授，曾任北京集成电路设计中心常务副主任兼总工程师，他创办了杭州朔天与中天微两家公司。
后来纳思达收购杭州朔天，阿里巴巴收购中天微。
其中，中天微成立于2001年，总部在杭州，业务是做CPU芯片设计。
2018年，中天微与阿里系的达摩院芯片研发团队合作，成立“平头哥”芯片子公司。
大名鼎鼎的平头哥就是这么来的。
除了纳思达，兆易创新也是芯片设计里的一只龙头股，公司主要做存储芯片。
兆易创新是国际排名第三的Nor Flash厂商，全球市占率为18.3%。
什么是NOR Flash？
NOR Flash是一种非易失闪存技术。
另外，在2017年，兆易创新联合合肥长鑫，开展DRAM项目，这也是一种存储芯片。
从此之后，兆易创新业务全面覆盖三大类存储器（DRAM、Nand、Nor）。
而合肥长鑫成为了全球第四家具备20 nm以下制程的DRAM公司。
2019年，兆易创新收购思立微，而思立微是全球第五大指纹芯片厂商，市场份额11%。
2019年，兆易创新收入为32亿元，其中存储芯片收入25.6亿元，公司80%的收入都是来至于存储芯片。
从长期来看，兆易创新利润呈现高速增长的态势，非常漂亮。
另外，除了纳思达和兆易创新，在芯片细分领域，韦尔股份是摄像头芯片设计龙头。
2016年，韦尔股份收购豪威。
豪威成立于1995年，拥有超过二十年的IC设计经验，目前是全球CIS第三大龙头。
那什么是CIS？
CIS是摄像头模组的核心器件，光通过摄像头之后就是在CIS上成像的，CIS将光信号转换成电信号。
韦尔股份收购豪威后，也就成了CIS芯片龙头公司。
2018年，韦尔股份收入高达39.6亿元，也算是规模相当大的一家芯片设计公司。
另外，在指纹芯片设计上，汇顶科技是龙头，2018年公司收入高达37.2亿，颇具规模。
汇顶公司的触控和指纹芯片广泛用于亚马逊、LG、戴尔、惠普、诺基亚、华硕等全球知名品牌的终端机型中。
华为、OPPO、小米、ViVO和中兴等手机都有用汇顶科技的指纹芯片产品。
还有，澜起科技是一家主要做内存接口芯片的公司。
2016年以来，澜起科技与英特尔及清华大学合作研发出津逮 ® 系列服务器CPU。
全志科技是一家主要从事系统级超大规模数模混合SoC及智能电源管理芯片设计的公司，而且公司是A股唯一一家独立自主IP核芯片设计商。
芯片设计公司实在太多，我们无法一一列举。
虽然说很多芯片设计公司做不了电脑CPU，也做不了手机芯片，但是在细分领域中还是有很多机会可以挖掘的。
多翻石头，总能发现金子。
在上面的几家公司中，我们相信总会孕育一些能乘风破浪，撑起中国芯片设计大旗的龙头股。
全文完，点个在看，一起为中国半导体加油！
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