芯片國產(chǎn)化熱潮，本土IP廠(chǎng)商的見(jiàn)招拆招

來(lái)源： 半導體芯聞

過(guò)去幾年，在多種因素的推動(dòng)下，國產(chǎn)芯片的關(guān)注度空前高漲。但正如大家所看到的，幾乎所有人都把目光投向了芯片設計、制造甚至是設備和材料。近幾年，IP一詞才走上臺前，逐漸獲得越來(lái)越多的關(guān)注。

那么，何謂IP？招商證券研報如是說(shuō)：在芯片設計過(guò)程中，有一些通用功能模塊可以被反復使用，而半導體 IP 即為此預先設計好的功能模塊。于是，業(yè)內通常在芯片設計中結合使用 EDA軟件與半導體 IP 來(lái)縮短芯片設計周期、降低開(kāi)發(fā)成本?！坝捎谛阅芨?、功耗優(yōu)、成本適中、技術(shù)密集度高、知識產(chǎn)權集中、商業(yè)價(jià)值昂貴，IP是集成電路設計產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)要素和競爭力體現?！闭猩套C券財報中強調道。

根據IPnest 于 2022 年 5 月發(fā)布的“設計 IP 報告”，IP按類(lèi)別可以分為CPU、DSP、GPU、ISP、有線(xiàn)接口、SRAM 內存編譯器、閃存編譯器、庫和 I/O、AMS、無(wú)線(xiàn)接口、基礎設施和其他數字）等。如下圖所示，在其發(fā)布的全球TOP 10的IP供應商中，國內廠(chǎng)商僅有芯原上榜。

有見(jiàn)及此，國內涌現了很多相關(guān)企業(yè)，力求在這兩個(gè)環(huán)節尋找新的突破。尤其是現在，各種不確定因素的出現，加上終端需求的轉變，這一切就變得更迫在眉睫。

國產(chǎn)IP初創(chuàng )企業(yè)奎芯科技副總裁王曉陽(yáng)在早前舉辦的ICDIA 2022上呼吁：“國內IP公司要盡快在半導體IP種類(lèi)和制程上面進(jìn)行全覆蓋?！痹谒磥?lái)，這留給我們的時(shí)間非常緊迫，但只有這樣做，我們才有機會(huì )未來(lái)在國產(chǎn)制程上面為上下游客戶(hù)提供更好的解決方案。

奎芯科技副總裁王曉陽(yáng)

除了奎芯科技以外，還有多家本土IP公司齊聚ICDIA 2022，他們也就本土EDA和IP未來(lái)的發(fā)展方向，表達了各自觀(guān)點(diǎn)并提出建議。

安謀科技產(chǎn)品研發(fā)負責人劉澍告訴記者，合資公司成立的初衷是奔著(zhù)兩個(gè)目標去：一是把Arm這個(gè)國際先進(jìn)技術(shù)帶到中國來(lái)；二是讓中國產(chǎn)業(yè)繼續和國際保持接軌，并且參與到全球的生態(tài)建設和產(chǎn)品競爭里面去?！鞍仓\科技本身也有另外一個(gè)角色，能夠助力中國半導體產(chǎn)業(yè)走出自己的一條路，有本土自研IP支撐?！眲又?zhù)說(shuō)。他表示，安謀科技希望能夠與國內的企業(yè)一起攜手，讓他們有能力與國際一流的芯片公司競爭。也希望籍此能讓國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展得更快。

安謀科技產(chǎn)品研發(fā)負責人劉澍

基于這樣思路，安謀科技基于自研IP和Arm IP本身的產(chǎn)品打造了完整的異構核心計算矩陣。囊括了Arm CPU、GPU等通用計算IP，安謀科技 “周易”NPU、“星辰”CPU、“山?！盨PU以及“玲瓏”ISP和VPU等自研IP產(chǎn)品。這讓安謀科技擁有了為客戶(hù)提供多元化、滿(mǎn)足實(shí)際場(chǎng)景需求的解決方案的能力。

除了Arm以外，國內的廠(chǎng)商還在RISC-V、MIPS甚至X86架構的處理器上做了探索。其中，上海芯聯(lián)芯智能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“芯聯(lián)芯”）就是MIPS架構的國內布道者。

據芯聯(lián)芯高級銷(xiāo)售總監，兼任源創(chuàng )芯動(dòng)（寧波）有限公司總經(jīng)理王炳立介紹。成立于2018年的芯聯(lián)芯是一家IP供應商和IC設計服務(wù)公司。自2019年以后，公司就取得了MIPS中國區（含香港、澳門(mén)）獨家商業(yè)經(jīng)營(yíng)權，并獲得MIPS CPU底層架構、所有內核授權及轉授權。這也讓他們擁有了能夠支撐SoC全系列IP的產(chǎn)品，還可以合法地在原來(lái)架構的基礎上增加和減少指令，對微架構進(jìn)行一些創(chuàng )新。

芯聯(lián)芯高級銷(xiāo)售總監，兼任源創(chuàng )芯動(dòng)（寧波）有限公司總經(jīng)理王炳立

“我們現在也基于當前MIPS CPU在做設計服務(wù)相關(guān)的事情。在集成電路大好的環(huán)境下，希望用最自主可控的IP配合最好的設計服務(wù)解決國產(chǎn)化的問(wèn)題?！蓖醣⒏嬖V記者。

按照王炳立的觀(guān)點(diǎn)，擁有了多年積累和多方面領(lǐng)先優(yōu)勢的MIPS已經(jīng)在多個(gè)市場(chǎng)證明了自己。而基于其過(guò)去打造的專(zhuān)利池，搭配其硬件多線(xiàn)程、硬件虛擬化以及實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，使得MIPS能夠從車(chē)規級MCU到ADAS應用的火熱國產(chǎn)汽車(chē)芯片市場(chǎng)中大顯神通?！败?chē)規芯片相關(guān)服務(wù)是芯聯(lián)芯重點(diǎn)發(fā)力方向之一?！蓖醣娬{。

王炳立同時(shí)還談到，由于RISC-Ⅴ和MIPS相似度非常高，因此如果客戶(hù)對后者有需求，他們會(huì )往這個(gè)方向發(fā)展。這無(wú)疑使得他們有了其他友商所不具備的優(yōu)勢。

根據筆者在ICDIA 2022上的觀(guān)察，除了上述處理器IP廠(chǎng)商以外，接口IP也是國產(chǎn)IP產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較迅猛的一個(gè)方面。一方面，這與國內企業(yè)在該領(lǐng)域的差距有關(guān)；另一方面，接口IP的市場(chǎng)需求也是國內廠(chǎng)商在這方面大舉發(fā)力的另一誘因。

同樣來(lái)源于IPnest的統計數據，得益于高速率協(xié)議PCIe、DDR內存控制器和以太網(wǎng)/SerDes的需求增長(cháng)，接口IP在2021年的產(chǎn)值高達13億美元，同比增長(cháng)22.7%。據IPnest預測，到2026年，接口IP的產(chǎn)值將達到30億美元，這足以看到其背后的潛力。文章開(kāi)頭提到的奎芯科技就是這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)新晉玩家。

奎芯科技市場(chǎng)及戰略副總裁唐睿博士在ICDIA 2022同期的EDA/IP與IC論壇上指出，現在的芯片產(chǎn)業(yè)正在開(kāi)啟第三次產(chǎn)業(yè)革命。在他看來(lái)，這次的產(chǎn)業(yè)革命有三大特點(diǎn)：第一是芯片設計企業(yè)明顯增多，系統廠(chǎng)商和互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛入局；第二是芯片應用的需求日趨多元化，異構多Die的計算架構更符合時(shí)代發(fā)展趨勢；第三，芯片迭代速度明顯加快，硬件創(chuàng )新速度需跟上軟件發(fā)展才能提供必要的算力加速。

奎芯科技市場(chǎng)及戰略副總裁唐睿博士

看到了這種需求，奎芯科技應運而生。官網(wǎng)資料顯示，奎芯科技推出的高速接口IP，涵蓋USB、PCIe、SATA、SerDes、MIPI、DDR、HDMI、DP、HBM等產(chǎn)品，聚焦數據中心、人工智能、消費類(lèi)電子、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。受惠于其深厚的技術(shù)積累，公司僅用半年時(shí)間就自主設計并成功交付了PSRAM，并已在客戶(hù)處成功流片并應用。同時(shí)，公司的PCIe4.0 PHY已成功流片驗證，還通過(guò)了協(xié)議一致性測試。這讓公司有足夠的實(shí)力投入到新的產(chǎn)品的研發(fā)當中去。

“國內的接口IP正處于國產(chǎn)替代過(guò)程當中，高速互聯(lián)IP也是一個(gè)相對比較藍海的市場(chǎng)，擁有巨大的機會(huì )”，唐睿博士說(shuō)。他同時(shí)指出，在當前的競爭態(tài)勢下，Chiplet（芯粒）會(huì )是一個(gè)“引爆點(diǎn)”。

唐睿博士表示，從現在的產(chǎn)業(yè)現狀看來(lái)，IP復用是賦能創(chuàng )新最重要的一環(huán)。而無(wú)論是IP復用還是IP硬件化即Chiplet的出現都可以加快下游客戶(hù)，特別是新的產(chǎn)品公司的迭代速度，以滿(mǎn)足他們異構集成的需要，更好的面對客戶(hù)多元化需求。在他看來(lái)，Chiplet本身也是可以提高良率和降低成本的方法，甚至給IP廠(chǎng)商提供新的商業(yè)模式的方式?！艾F在大芯片走到了極限，不走Chiplet的話(huà)，就很難縮短研發(fā)周期和降低研發(fā)成本?！碧祁２┦繌娬{。

基于上述對Chiplet和IP的思考，奎芯科技寫(xiě)下了“芯粒高速互聯(lián) 海量算力源泉”的口號。

2020年成立于珠海的芯耀輝則是國產(chǎn)IP領(lǐng)域不得不提的另一個(gè)重要玩家。因為如芯耀輝科技技術(shù)支持總監劉好朋所說(shuō)，在成立兩年的時(shí)間，芯耀輝就打造了完整的國內先進(jìn)工藝的IP解決方案，服務(wù)于各個(gè)應用領(lǐng)域?！拔覀冏龅漠a(chǎn)品向業(yè)界引導的廠(chǎng)商靠齊，可能超過(guò)他們或者達到某一個(gè)水平?！眲⒑门笱a充說(shuō)。

芯耀輝科技技術(shù)支持總監劉好朋

根據之前的報道，在成立一年內，芯耀輝便在國產(chǎn)FinFet先進(jìn)工藝上快速完成了10/20/32G MP，USB3.2/2.0，MIPI D-PHY，MIPI CD-PHY，MIPI M-PHY，PCIe5.0/4.0/3.0，DDR5/4/3，LPDDR5X/5/4X/4，HDMI2.1/2.0，SATA3.0，SD3.0/eMMC5.1等接口硅IP研發(fā)和商用。

除了在先進(jìn)工藝的接口IP上以國際領(lǐng)先廠(chǎng)商為目標外，芯耀輝在服務(wù)上更貼合國內需求，進(jìn)一步簡(jiǎn)化客戶(hù)的開(kāi)發(fā)難度。

“國外的廠(chǎng)商在國內的IP市場(chǎng)份額是90%，但是國外廠(chǎng)商不接地氣，在國內的客戶(hù)要求一些特殊的差異化時(shí)，這些廠(chǎng)商不愿意承接。作為本土的IP供應商，芯耀輝愿意貼近客戶(hù)，針對客戶(hù)提的要求，我們可以結合公司在SOC方面的知識給其做定制化，包括做子系統、做硬化，做后期的芯片調試等等，給客戶(hù)更好的體驗，以吸引更多的本土客戶(hù)?！眲⒑门笳f(shuō)。

同樣地，芯耀輝也對Chiplet表現出極大的興趣。他們也一直積極投入及研究 Chiplet 技術(shù)以解決后摩爾時(shí)代對芯片新型架構的挑戰及國產(chǎn)化落地，推動(dòng)國內芯片設計和應用在 Chiplet 領(lǐng)域方向的進(jìn)一步拓展。同時(shí)，芯耀輝緊跟 Chiplet 上的國際先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)應用，積極參與全球通用芯片互聯(lián)標準的制定與推進(jìn)，結合中國市場(chǎng)應用特點(diǎn)，推動(dòng)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)儲備和應用，為 Chiplet 芯片國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)應用奠定堅實(shí)的基礎。

如果說(shuō)上述廠(chǎng)商是國產(chǎn)IP市場(chǎng)的后起之秀，那么成立于2006年的芯動(dòng)科技則可以稱(chēng)得上是行業(yè)先驅。據芯動(dòng)科技VP/技術(shù)總監高專(zhuān)介紹，在過(guò)去16年里，芯動(dòng)一直專(zhuān)注于高速接口IP研發(fā)，目前可以提供全球各大工藝廠(chǎng)從55納米到5納米全套IP核和ASIC定制解決方案，尤其是中國唯一獲全球兩大5納米工藝線(xiàn)認證的IP提供商。國內外有很多知名芯片設計公司，都使用過(guò)芯動(dòng)科技的IP技術(shù)，其中不乏AMD、微軟、高通這樣的國際巨頭。

芯動(dòng)科技VP/技術(shù)總監高專(zhuān)

具體到Chiplet技術(shù)，芯動(dòng)不僅全國率先發(fā)布物理層兼容UCIe的Chiplet IP，也是國內首批加入UCle聯(lián)盟的廠(chǎng)商之一。高專(zhuān)透露，芯動(dòng)從兩三年前開(kāi)始就在做Chiplet互聯(lián)接口的研發(fā)，其設計思路和今年推出的UCIe不謀而合，這也是芯動(dòng)能在UCle標準推出后不到三周，就推出物理層兼容UCIe國際標準的自主研發(fā)IP解決方案-Innolink? Chiplet的原因。這是國內首套跨工藝、跨封裝的Chiplet連接解決方案，支持Interposer、Substrate和PCB等3種互聯(lián)方式，且已在先進(jìn)工藝上量產(chǎn)驗證成功，儼然成為全球Chiplet市場(chǎng)的一顆亮眼新星。目前，該方案不僅用在了風(fēng)華1號數據中心GPU上，實(shí)現性能翻倍，還被授權給了眾多合作伙伴和客戶(hù)?！拔覀兿Ｍ?，芯動(dòng)的IP，可以幫助更多國內外客戶(hù)，做出更有競爭力的產(chǎn)品?！备邔?zhuān)表示。

問(wèn)渠那得清如許，為有源頭活水來(lái)。能在Chiplet這類(lèi)最前沿技術(shù)上發(fā)展如此迅速，與芯動(dòng)科技掌握的高速接口IP和全流程定制經(jīng)驗密不可分，諸如高性能DDRn系列IP、32/56/64G  SerDes等世界前沿的核心技術(shù)以及高速信號完整性分析、先進(jìn)工藝封裝、測試方法等等，均經(jīng)過(guò)大量客戶(hù)需求落地和量產(chǎn)驗證迭代，累計先進(jìn)工藝流片200次，高端IP授權出貨超60億顆。值得一提的是，芯動(dòng)的全系高端DDR存儲接口解決方案達到了全球頂尖水平，不僅率先開(kāi)發(fā)量產(chǎn)了全球最快的LPDDR5/5X/DDR5 IP（10Gbps），還首發(fā)了全球速度最高的GDDR6/6X COMBO IP（PAM4-21Gbps)，并且一站式覆蓋DDR5/4、LPDDR5/4、HBM3.0/2E等PHY和控制器IP。

成立于2015年的芯啟源方面，據該公司的EDA&IP銷(xiāo)售總經(jīng)理裘燁敏介紹，芯啟源在IP方面主要在聚焦于USB IP contorller。官方資料則指出，芯啟源提供的USB 3.x和USB 2.0控制器通過(guò)了USB-IF國際認證，降低了因未嚴格遵守協(xié)議規范而導致USB設備無(wú)法正常兼容的風(fēng)險。芯啟源的USB控制器采用新的架構，完整地實(shí)現了USB的功能，具有靈活的可配置性，并在面積和功耗上做了較大優(yōu)化。

芯啟源EDA&IP銷(xiāo)售總經(jīng)理裘燁敏

值得一提的是，正是因為擁有這些領(lǐng)先的技術(shù)和產(chǎn)品，再加上他們在定制化以及服務(wù)方面的能力，讓芯啟源在IP市場(chǎng)的份額穩步提升。也是因為技術(shù)團隊的深厚積累，讓芯啟源在布局IP的同時(shí)，還能在EDA以及現在熱門(mén)的DPU領(lǐng)域，都占有了一席之地。

我們必須強調的是，上述談到的廠(chǎng)商只是本土IP領(lǐng)域的幾個(gè)典型代表。其實(shí)在國內外需求的推動(dòng)下，本土IP產(chǎn)業(yè)呈現爆發(fā)式增長(cháng)。

在IPnest看來(lái)，到 2026 年，整個(gè)IP市場(chǎng)將增長(cháng)到為 110億美元，未來(lái)幾年（2021 年至 2026 年）的復合年增長(cháng)率也將高達 15%。在這種需求推動(dòng)下，擁有天時(shí)、地理和人和優(yōu)勢的國產(chǎn)IP廠(chǎng)商，必然能夠在容量巨大的本土市場(chǎng)尋找到一席之地。

誰(shuí)會(huì )成為最后的勝利者？這就需要看他們誰(shuí)能運籌帷幄，決勝于千里之外了。