本文来自微信公众号“半导体产业纵横”，作者/丰宁。
自20世纪50年代芯片设计诞生以来，其一直是科技进步的重要驱动力。随着科技的不断进步，芯片设计公司的研发投入也呈现出持续增长的态势。在当前的科技环境下，芯片设计公司的研发投入强度已经成为衡量其核心竞争力的重要指标。
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中美芯片设计公司研发投入差距极大
2001年至2022年，美国半导体行业的研发支出以约7%的复合年增长率增长。无论年销售额的周期如何，美国半导体公司的研发支出往往居高不下，这反映了研发投资对半导体生产的重要性。2022年，美国半导体行业的研发投资总额为588亿美元。
根据2022年欧盟工业研发投资排行榜的数据显示，2022年美国半导体行业的研发支出在总销售额当中占比高达18.75%，远高于其他国家的半导体行业，是中国半导体行业的研发支出占比（7.6%）的近2.5倍。
根据Capital IQ的数据，波士顿咨询测算2019年半导体全行业研发投入的近55%来自芯片设计企业。粗略计算，2022年，美国芯片设计研发投入总额约290亿美元。
根据ICVIEWS记者对58家在科创板上市的芯片设计企业2022年年报数据整理可以看到，58家企业的研发投入总额为291.19亿元人民币，约为40亿美元，平均研发费用占比为25.19%。
从平均研发费用这一数值来看，似乎中国芯片设计公司的研发投入能力还相对不错，但是结合研发费用投资总额再对比就会发现，中国芯片设计的研发投入规模依旧太小。虽然58家芯片设计公司无法代表整个芯片设计行业，但是40亿美元与290亿美元的差距实在太大。
此外，2015—2019年，全球前五大芯片设计公司研发投入之和为680亿美元，每家芯片设计公司平均每年支出为28亿美元。可以看到，单个公司的研发投入费用占到了统计的58家芯片设计公司研发投入总额的一半以上。
02
究其原因
中国企业和海外巨头之间的研发差距，主要来源于产品结构、业务规模的差异。研发投入最高的美国芯片设计巨头普遍聚焦先进逻辑产品，且多为各自细分赛道绝对龙头。比如：2022年英伟达的研发投入占比约27%。高通2022年的研发投入占比约20%。
而中国大陆芯片设计公司大都处于成长期，业务规模相对较小且产品多采用成熟工艺，加上中小企业数量多，研发实力较为分散，难以完全集中资源和精力去加大研发投入比例。
另外资金的缺乏也是阻碍芯片设计公司创新能力的一大障碍。芯片设计公司必须将很大一部分收入投入到研发中，甚至有一些公司年年亏钱也要提高研发能力，为的就是赶上竞争对手或保持领先地位。最近两年，中国在半导体的投资虽然有着比较明显的增长，但是与期望值还存在不小的差距。
对于芯片设计公司来说，人才是第一要义。从中国27家沪深股市芯片上市公司数据来看，20家公司薪酬占研发费用比例就超过50%，其中5家超过70%，另有6家落在60%—70%区间。
2021年全球约有18.7万名半导体设计工程师，其中9.4万名为总部位于美国的半导体公司工作。这也意味着与国际领先芯片企业相比，中国芯片企业在人才培养和研发团队建设方面还存在不足。例如，在招聘和留住高级人才方面，中国芯片企业与国际领先企业相比还存在较大差距。据悉，美国半导体工程师的年薪一般都达到了10万美元以上，而这一标准显然是绝大多数国内芯片设计公司难以承受的，这也是资金不足带来的影响之一。
03
谁在研发上砸了最多真金白银
从研发投入总额上看，兆易创新、寒武纪、晶晨半导体、紫光国微、海光信息、汇顶科技、韦尔股份的研发资金投入都超过了10亿，其中海光信息和韦尔股份甚至分别超过了20亿元和30亿元，汇顶科技的研发资金投入也接近20亿元。
从研发投入占比上看，这一比例超过25%的公司超过20家，甚至有一些公司的研发资金投入大于营业收入。
从上图可以看到，寒武纪是“亏本也要搞研发”的第一人。
回顾往年的财报数据，寒武纪研发费用逐年递增，甚至成倍增加。2019年至2022年，寒武纪的研发费用分别为5.43亿元、7.68亿元、11.36亿元、15.23亿元，同比增长126.16%、41.48%、47.83%、34.11%。
研发费用居高不下的原因主要为研发人员数量以及薪酬的增长。据年报显示，2021年和2022年研发人员平均薪酬分别为60.88万元、72.38万元，同比增长34.38%、18.89%，研发人员数量也从2020年的978人涨到了1205人。
寒武纪是国内少有的薪酬标准可与美国半导体工程师对标的公司。
不过，寒武纪居高的研发费用并未带来高的收入。2019年至2022年，寒武纪实现营业收入4.44亿元、4.59亿元、7.21亿元、7.29亿元；实现净利润-11.79亿元、-4.35亿元、-8.25亿元、-12.57亿元，四年亏损近40亿元。
龙芯中科和海光信息也是迎面亏损，持续加大研发投入的例子。
2019~2022年，龙芯中科的研发投入分别为0.78亿元、2.08亿元、3.22亿元、3.98亿元，公司研发投入占营业收入的比重由16.11%逐年提升至53.83%。龙芯称公司持续加大研发投入，增加研发人员规模，职工薪酬、技术测试验证以及材料等费用。
今年上半年在业绩下降的同时，龙芯中科继续高强度投资研发。2023年上半年，龙芯中科实现营收3.08亿元，同比减少11.43%；归母净利润-1.04亿元，同比大降216.92%。自2022年下半年以来，龙芯中科已连续四个季度亏损。今年上半年，因收入结构发生较大变化，龙芯中科整体毛利率35.91%，同比下降19.05%。报告期内，龙芯中科研发投入占比营收高达86.94%，为2.68亿元，同比上升65.57%。毛利率下降+巨额研发投入，是龙芯中科持续亏损的主因。
再看海光信息。招股书显示，2018年至2021年上半年，海光信息分别实现营业收入0.48亿元、3.79亿元、10.22亿元、5.71亿元，归母净利润分别为-1.24亿元、-0.83亿元、-0.39亿元、-0.42亿元，合计为-2.88亿元；扣非归母净利润合计为-4.3亿元。
研发支出较大、股权激励计提的股份支付费用金额较大，是海光信息持续亏损的主要原因。从其研发投入情况来看，各报告期内，海光信息研发投入金额分别为9.21亿元、9.89亿元、12.79亿元、8.63亿元，累计研发投入超过40.53亿元，占营业收入的比例高达200.56%。
随着产品的逐渐推向市场，海光信息在上市前一年实现扭亏为盈。
先进微处理器研发具备电路结构、制造程序等多流程的复杂性，需要长期高强度的研发投入支持。如今，海光信息始终保持高强度的研发投入，加速迭代新品实现商用。2022年，海光信息实现研发投入20.67亿元，同比增长30.42%，占营收的比重达40.33%。
其他研发投入占比较高的芯片设计公司还有博通集成（40.34%）、晶华微（43.1%）、汇顶科技（57.13%）。
博通集成在回复投资者问询时表示近年来公司研发投入增加，主要系公司扩大研发团队的规模，以及新产品研发投入及流片测试费用提升。博通公司亚太区副总裁张卫表示，为适应市场的变化，博通公司不断加大研发投入，以提升创新能力。2021财年，博通的净收入为275亿美元，在研发方面的投入达50亿美元，80%的员工从事研发和运营；2009财年以来，公司研发支出的增长超过营收增长近50%。
晶华微主要通过从事高性能模拟及数模混合集成电路的研发，主要产品包括医疗健康SoC芯片、工业控制及仪表芯片、智能感知SoC芯片等。2018年、2019年、2020年和2021年1~6月，晶华微研发费用占比分别为34.32%、28.03%、10.27%和10.62%。随后在2021年下半年晶华微的研发投入快速增长，2021年全年研发费用达3132.67万元，同比增长54.52%，全年研发投入比则上升至17.76%。随后在2022年晶华微全年研发费用上升至4785.98万元，同比增长52.78%；研发投入占营业收入的比例为43.10%。今年上半年，晶华微的研发投入占营业收入的比例为50.61%。晶华微表示，不断强化技术研发与创新能力，是公司设计、推出新产品的重要基础。
在研发方面，汇顶科技也依然坚持高强度投入。2021年上半年，汇顶科技的研发费用为8.99亿元，较2020年上半年8.35亿元增长7.68%，研发费用占营业收入比重为30.88%。虽然较高的研发投入强度对汇顶科技的净利率产生较明显的影响，但汇顶科技认为，这是面向未来持续发展的战略布局。随后在2022年上半年，汇顶科技研发费用为7.05亿元，研发费用占营业收入比重上升至38.5%。综合全年，汇顶科技研发费用为19.33亿元，研发费用占营业收入比高达57.13%。汇顶科技表示，公司将根据未来持续发展的战略布局，持续加大对新技术、新产品的研发投入力度。
04
中国芯片设计公司研发能力整体上升
中国芯片设计产业虽起步较晚，但凭借着巨大的市场需求、稳定的经济发展和有利的政策环境等众多优势条件，整体研发能力已经得到显著增强。
中国芯片设计产业的成长具体体现在以下几点：
第一点，研发投入占比显著提高。据悉，前几年中国上市芯片设计厂商的研发投入营收占比大多难以达到欧美日头部公司的水平，研发支出占营收比例的中位数为10％左右。
近年来，越来越多的中国企业已经认识到芯片研发的重要性，不断加大研发投入。中国芯片设计厂商的研发支出也呈逐年上升趋势，在统计的58家芯片设计公司中，除了上述研发支出占比超过40%的公司外，超过25%的也有15家。分别为：国民技术（29.4%）、复旦微电（25.04%）、晶丰明源（28.09%）、芯朋微（26.28%）、恒玄科技（29.62%）、乐鑫科技（26.52%）、炬芯科技（30.07%）、瑞芯微（26.36%）、全志科技（27.64%）、景嘉微（27.33%）、艾为电子（28.54%）、思瑞浦（36.76%）、芯海科技（30.13%）、裕太微（33.56%）、安路科技（31.83%）。
第二点，继海思之后，中国大陆芯片设计企业重返全球芯片设计前十名。2020年第二季度，华为海思由于供应链受到美国限制，芯片制造受到阻碍，排名也随之下降，跌出前十名。在此后一段时间里，中国芯片公司一直无缘登陆全球芯片设计前十排行榜，但中国的芯片设计没有止步于此，2022年第一季，韦尔半导体冲进前十，并在榜上连续多次出现。这也意味着，在设计方面，中国企业逐渐在世界的舞台上崭露头角。
除了韦尔股份，中国大陆还有一些其他优秀的芯片设计企业，如紫光展锐、海思、全志、炬力等，虽然没有进入全球前10名，但也在各自的领域有着不俗的表现。不过与国际半导体巨头相比，中国芯片龙头企业还有非常长的一段路要走。
第三点，年均复合增长率远高于全球。自2010年开始，中国芯片设计行业开始进入高速发展期，2010—2014年的销售额年增长率保持在30%左右，2015年和2016年中国芯片设计行业规模增速虽然略有放缓，但每年仍然保持超过20%的速率增长，远高于全球半导体行业市场规模整体增速。“十三五”期间，中国集成电路设计业的销售年均复合增长率达到23.6%，是同期全球半导体产业年均复合增长率的近6倍。
第四点，再看中国芯片设计企业数量增长情况。根据中国半导体行业协会的数据，截至2022年末，中国境内共有3,243家芯片设计企业，比2021年的2,810家增加了433家，增幅达15.41%。2022年中国境内芯片设计行业销售收入达5,345.70亿元，较2021年增长16.54%。
不过，相较于中国境外的竞争对手，中国境内芯片设计企业数量较多，数量与规模均在快速增长，但大多数芯片设计企业规模仍然较小，营收水平较低，市场集中度有待提高。
中国芯片产业的迅猛发展源于产业链的完备和企业不断战略转型，同时，成熟的应用市场也推动了芯片设计技术的快速提升，在这一领域的实力不断增强，为中国芯片产业发展提供了坚实的支撑。
不过，需要指出的是，国产芯片设计业近年来所取得的进步，是相对过去的困境而言，与国际巨头相比差距仍然很大。中国芯片设计公司在未来的发展道路中不能盲目乐观，也不应妄自菲薄。
