本文來自微信公眾號“半導體產(chǎn)業(yè)縱橫”，作者/豐寧。
自20世紀50年代芯片設計誕生以來，其一直是科技進步的重要驅(qū)動力。隨著科技的不斷進步，芯片設計公司的研發(fā)投入也呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。在當前的科技環(huán)境下，芯片設計公司的研發(fā)投入強度已經(jīng)成為衡量其核心競爭力的重要指標。
01
中美芯片設計公司研發(fā)投入差距極大
2001年至2022年，美國半導體行業(yè)的研發(fā)支出以約7%的復合年增長率增長。無論年銷售額的周期如何，美國半導體公司的研發(fā)支出往往居高不下，這反映了研發(fā)投資對半導體生產(chǎn)的重要性。2022年，美國半導體行業(yè)的研發(fā)投資總額為588億美元。
根據(jù)2022年歐盟工業(yè)研發(fā)投資排行榜的數(shù)據(jù)顯示，2022年美國半導體行業(yè)的研發(fā)支出在總銷售額當中占比高達18.75%，遠高于其他國家的半導體行業(yè)，是中國半導體行業(yè)的研發(fā)支出占比（7.6%）的近2.5倍。
根據(jù)Capital IQ的數(shù)據(jù)，波士頓咨詢測算2019年半導體全行業(yè)研發(fā)投入的近55%來自芯片設計企業(yè)。粗略計算，2022年，美國芯片設計研發(fā)投入總額約290億美元。
根據(jù)ICVIEWS記者對58家在科創(chuàng)板上市的芯片設計企業(yè)2022年年報數(shù)據(jù)整理可以看到，58家企業(yè)的研發(fā)投入總額為291.19億元人民幣，約為40億美元，平均研發(fā)費用占比為25.19%。
從平均研發(fā)費用這一數(shù)值來看，似乎中國芯片設計公司的研發(fā)投入能力還相對不錯，但是結(jié)合研發(fā)費用投資總額再對比就會發(fā)現(xiàn)，中國芯片設計的研發(fā)投入規(guī)模依舊太小。雖然58家芯片設計公司無法代表整個芯片設計行業(yè)，但是40億美元與290億美元的差距實在太大。
此外，2015—2019年，全球前五大芯片設計公司研發(fā)投入之和為680億美元，每家芯片設計公司平均每年支出為28億美元。可以看到，單個公司的研發(fā)投入費用占到了統(tǒng)計的58家芯片設計公司研發(fā)投入總額的一半以上。
02
究其原因
中國企業(yè)和海外巨頭之間的研發(fā)差距，主要來源于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、業(yè)務規(guī)模的差異。研發(fā)投入最高的美國芯片設計巨頭普遍聚焦先進邏輯產(chǎn)品，且多為各自細分賽道絕對龍頭。比如：2022年英偉達的研發(fā)投入占比約27%。高通2022年的研發(fā)投入占比約20%。
而中國大陸芯片設計公司大都處于成長期，業(yè)務規(guī)模相對較小且產(chǎn)品多采用成熟工藝，加上中小企業(yè)數(shù)量多，研發(fā)實力較為分散，難以完全集中資源和精力去加大研發(fā)投入比例。
另外資金的缺乏也是阻礙芯片設計公司創(chuàng)新能力的一大障礙。芯片設計公司必須將很大一部分收入投入到研發(fā)中，甚至有一些公司年年虧錢也要提高研發(fā)能力，為的就是趕上競爭對手或保持領先地位。最近兩年，中國在半導體的投資雖然有著比較明顯的增長，但是與期望值還存在不小的差距。
對于芯片設計公司來說，人才是第一要義。從中國27家滬深股市芯片上市公司數(shù)據(jù)來看，20家公司薪酬占研發(fā)費用比例就超過50%，其中5家超過70%，另有6家落在60%—70%區(qū)間。
2021年全球約有18.7萬名半導體設計工程師，其中9.4萬名為總部位于美國的半導體公司工作。這也意味著與國際領先芯片企業(yè)相比，中國芯片企業(yè)在人才培養(yǎng)和研發(fā)團隊建設方面還存在不足。例如，在招聘和留住高級人才方面，中國芯片企業(yè)與國際領先企業(yè)相比還存在較大差距。據(jù)悉，美國半導體工程師的年薪一般都達到了10萬美元以上，而這一標準顯然是絕大多數(shù)國內(nèi)芯片設計公司難以承受的，這也是資金不足帶來的影響之一。
03
誰在研發(fā)上砸了最多真金白銀
從研發(fā)投入總額上看，兆易創(chuàng)新、寒武紀、晶晨半導體、紫光國微、海光信息、匯頂科技、韋爾股份的研發(fā)資金投入都超過了10億，其中海光信息和韋爾股份甚至分別超過了20億元和30億元，匯頂科技的研發(fā)資金投入也接近20億元。
從研發(fā)投入占比上看，這一比例超過25%的公司超過20家，甚至有一些公司的研發(fā)資金投入大于營業(yè)收入。
從上圖可以看到，寒武紀是“虧本也要搞研發(fā)”的第一人。
回顧往年的財報數(shù)據(jù)，寒武紀研發(fā)費用逐年遞增，甚至成倍增加。2019年至2022年，寒武紀的研發(fā)費用分別為5.43億元、7.68億元、11.36億元、15.23億元，同比增長126.16%、41.48%、47.83%、34.11%。
研發(fā)費用居高不下的原因主要為研發(fā)人員數(shù)量以及薪酬的增長。據(jù)年報顯示，2021年和2022年研發(fā)人員平均薪酬分別為60.88萬元、72.38萬元，同比增長34.38%、18.89%，研發(fā)人員數(shù)量也從2020年的978人漲到了1205人。
寒武紀是國內(nèi)少有的薪酬標準可與美國半導體工程師對標的公司。
不過，寒武紀居高的研發(fā)費用并未帶來高的收入。2019年至2022年，寒武紀實現(xiàn)營業(yè)收入4.44億元、4.59億元、7.21億元、7.29億元；實現(xiàn)凈利潤-11.79億元、-4.35億元、-8.25億元、-12.57億元，四年虧損近40億元。
龍芯中科和海光信息也是迎面虧損，持續(xù)加大研發(fā)投入的例子。
2019~2022年，龍芯中科的研發(fā)投入分別為0.78億元、2.08億元、3.22億元、3.98億元，公司研發(fā)投入占營業(yè)收入的比重由16.11%逐年提升至53.83%。龍芯稱公司持續(xù)加大研發(fā)投入，增加研發(fā)人員規(guī)模，職工薪酬、技術測試驗證以及材料等費用。
今年上半年在業(yè)績下降的同時，龍芯中科繼續(xù)高強度投資研發(fā)。2023年上半年，龍芯中科實現(xiàn)營收3.08億元，同比減少11.43%；歸母凈利潤-1.04億元，同比大降216.92%。自2022年下半年以來，龍芯中科已連續(xù)四個季度虧損。今年上半年，因收入結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，龍芯中科整體毛利率35.91%，同比下降19.05%。報告期內(nèi)，龍芯中科研發(fā)投入占比營收高達86.94%，為2.68億元，同比上升65.57%。毛利率下降+巨額研發(fā)投入，是龍芯中科持續(xù)虧損的主因。
再看海光信息。招股書顯示，2018年至2021年上半年，海光信息分別實現(xiàn)營業(yè)收入0.48億元、3.79億元、10.22億元、5.71億元，歸母凈利潤分別為-1.24億元、-0.83億元、-0.39億元、-0.42億元，合計為-2.88億元；扣非歸母凈利潤合計為-4.3億元。
研發(fā)支出較大、股權(quán)激勵計提的股份支付費用金額較大，是海光信息持續(xù)虧損的主要原因。從其研發(fā)投入情況來看，各報告期內(nèi)，海光信息研發(fā)投入金額分別為9.21億元、9.89億元、12.79億元、8.63億元，累計研發(fā)投入超過40.53億元，占營業(yè)收入的比例高達200.56%。
隨著產(chǎn)品的逐漸推向市場，海光信息在上市前一年實現(xiàn)扭虧為盈。
先進微處理器研發(fā)具備電路結(jié)構(gòu)、制造程序等多流程的復雜性，需要長期高強度的研發(fā)投入支持。如今，海光信息始終保持高強度的研發(fā)投入，加速迭代新品實現(xiàn)商用。2022年，海光信息實現(xiàn)研發(fā)投入20.67億元，同比增長30.42%，占營收的比重達40.33%。
其他研發(fā)投入占比較高的芯片設計公司還有博通集成（40.34%）、晶華微（43.1%）、匯頂科技（57.13%）。
博通集成在回復投資者問詢時表示近年來公司研發(fā)投入增加，主要系公司擴大研發(fā)團隊的規(guī)模，以及新產(chǎn)品研發(fā)投入及流片測試費用提升。博通公司亞太區(qū)副總裁張衛(wèi)表示，為適應市場的變化，博通公司不斷加大研發(fā)投入，以提升創(chuàng)新能力。2021財年，博通的凈收入為275億美元，在研發(fā)方面的投入達50億美元，80%的員工從事研發(fā)和運營；2009財年以來，公司研發(fā)支出的增長超過營收增長近50%。
晶華微主要通過從事高性能模擬及數(shù)模混合集成電路的研發(fā)，主要產(chǎn)品包括醫(yī)療健康SoC芯片、工業(yè)控制及儀表芯片、智能感知SoC芯片等。2018年、2019年、2020年和2021年1~6月，晶華微研發(fā)費用占比分別為34.32%、28.03%、10.27%和10.62%。隨后在2021年下半年晶華微的研發(fā)投入快速增長，2021年全年研發(fā)費用達3132.67萬元，同比增長54.52%，全年研發(fā)投入比則上升至17.76%。隨后在2022年晶華微全年研發(fā)費用上升至4785.98萬元，同比增長52.78%；研發(fā)投入占營業(yè)收入的比例為43.10%。今年上半年，晶華微的研發(fā)投入占營業(yè)收入的比例為50.61%。晶華微表示，不斷強化技術研發(fā)與創(chuàng)新能力，是公司設計、推出新產(chǎn)品的重要基礎。
在研發(fā)方面，匯頂科技也依然堅持高強度投入。2021年上半年，匯頂科技的研發(fā)費用為8.99億元，較2020年上半年8.35億元增長7.68%，研發(fā)費用占營業(yè)收入比重為30.88%。雖然較高的研發(fā)投入強度對匯頂科技的凈利率產(chǎn)生較明顯的影響，但匯頂科技認為，這是面向未來持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略布局。隨后在2022年上半年，匯頂科技研發(fā)費用為7.05億元，研發(fā)費用占營業(yè)收入比重上升至38.5%。綜合全年，匯頂科技研發(fā)費用為19.33億元，研發(fā)費用占營業(yè)收入比高達57.13%。匯頂科技表示，公司將根據(jù)未來持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略布局，持續(xù)加大對新技術、新產(chǎn)品的研發(fā)投入力度。
04
中國芯片設計公司研發(fā)能力整體上升
中國芯片設計產(chǎn)業(yè)雖起步較晚，但憑借著巨大的市場需求、穩(wěn)定的經(jīng)濟發(fā)展和有利的政策環(huán)境等眾多優(yōu)勢條件，整體研發(fā)能力已經(jīng)得到顯著增強。
中國芯片設計產(chǎn)業(yè)的成長具體體現(xiàn)在以下幾點：
第一點，研發(fā)投入占比顯著提高。據(jù)悉，前幾年中國上市芯片設計廠商的研發(fā)投入營收占比大多難以達到歐美日頭部公司的水平，研發(fā)支出占營收比例的中位數(shù)為10％左右。
近年來，越來越多的中國企業(yè)已經(jīng)認識到芯片研發(fā)的重要性，不斷加大研發(fā)投入。中國芯片設計廠商的研發(fā)支出也呈逐年上升趨勢，在統(tǒng)計的58家芯片設計公司中，除了上述研發(fā)支出占比超過40%的公司外，超過25%的也有15家。分別為：國民技術（29.4%）、復旦微電（25.04%）、晶豐明源（28.09%）、芯朋微（26.28%）、恒玄科技（29.62%）、樂鑫科技（26.52%）、炬芯科技（30.07%）、瑞芯微（26.36%）、全志科技（27.64%）、景嘉微（27.33%）、艾為電子（28.54%）、思瑞浦（36.76%）、芯?？萍迹?0.13%）、裕太微（33.56%）、安路科技（31.83%）。
第二點，繼海思之后，中國大陸芯片設計企業(yè)重返全球芯片設計前十名。2020年第二季度，華為海思由于供應鏈受到美國限制，芯片制造受到阻礙，排名也隨之下降，跌出前十名。在此后一段時間里，中國芯片公司一直無緣登陸全球芯片設計前十排行榜，但中國的芯片設計沒有止步于此，2022年第一季，韋爾半導體沖進前十，并在榜上連續(xù)多次出現(xiàn)。這也意味著，在設計方面，中國企業(yè)逐漸在世界的舞臺上嶄露頭角。
除了韋爾股份，中國大陸還有一些其他優(yōu)秀的芯片設計企業(yè)，如紫光展銳、海思、全志、炬力等，雖然沒有進入全球前10名，但也在各自的領域有著不俗的表現(xiàn)。不過與國際半導體巨頭相比，中國芯片龍頭企業(yè)還有非常長的一段路要走。
第三點，年均復合增長率遠高于全球。自2010年開始，中國芯片設計行業(yè)開始進入高速發(fā)展期，2010—2014年的銷售額年增長率保持在30%左右，2015年和2016年中國芯片設計行業(yè)規(guī)模增速雖然略有放緩，但每年仍然保持超過20%的速率增長，遠高于全球半導體行業(yè)市場規(guī)模整體增速。“十三五”期間，中國集成電路設計業(yè)的銷售年均復合增長率達到23.6%，是同期全球半導體產(chǎn)業(yè)年均復合增長率的近6倍。
第四點，再看中國芯片設計企業(yè)數(shù)量增長情況。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，截至2022年末，中國境內(nèi)共有3,243家芯片設計企業(yè)，比2021年的2,810家增加了433家，增幅達15.41%。2022年中國境內(nèi)芯片設計行業(yè)銷售收入達5,345.70億元，較2021年增長16.54%。
不過，相較于中國境外的競爭對手，中國境內(nèi)芯片設計企業(yè)數(shù)量較多，數(shù)量與規(guī)模均在快速增長，但大多數(shù)芯片設計企業(yè)規(guī)模仍然較小，營收水平較低，市場集中度有待提高。
中國芯片產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展源于產(chǎn)業(yè)鏈的完備和企業(yè)不斷戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，同時，成熟的應用市場也推動了芯片設計技術的快速提升，在這一領域的實力不斷增強，為中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅實的支撐。
不過，需要指出的是，國產(chǎn)芯片設計業(yè)近年來所取得的進步，是相對過去的困境而言，與國際巨頭相比差距仍然很大。中國芯片設計公司在未來的發(fā)展道路中不能盲目樂觀，也不應妄自菲薄。
