《電子技術(shù)應(yīng)用》
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國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體IP如何才能破局,?

2020-06-22
來(lái)源:電子產(chǎn)品世界
關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體 IP

    IP核的概念源于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專(zhuān)利證書(shū)和源代碼的版權(quán)等,。這種類(lèi)似搭積木的開(kāi)發(fā)模式,,縮短了芯片開(kāi)發(fā)的時(shí)間,提升了芯片的性能,。

  IP在年均600多億美元的環(huán)球芯片研發(fā)開(kāi)銷(xiāo)中,,IP只占不到40億美元,,固然惟有5%,,但其代價(jià)和影響力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)用款項(xiàng)掂量的份額,。

  全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)分析

  半導(dǎo)體IP因技術(shù)密集度高、知識(shí)產(chǎn)權(quán)集中,、商業(yè)價(jià)值昂貴,,處于產(chǎn)業(yè)鏈頂端。隨著集成電路技術(shù)不斷升級(jí),,芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜程度提升,,行業(yè)分工趨于細(xì)化,IP產(chǎn)業(yè)應(yīng)用而生,,誕生于1990年的ARM成為先行者,。

  越來(lái)越多的采用多核技術(shù),再加上半導(dǎo)體IC和片上系統(tǒng)(SoC)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性不斷提高,,推動(dòng)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)發(fā)展,。市場(chǎng)參與者積極外包不是產(chǎn)品差異化核心的IP設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)活動(dòng),IP對(duì)于提高高級(jí)設(shè)計(jì)流程的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率至關(guān)重要,,因此在半導(dǎo)體市場(chǎng)上具有巨大的潛力,。

  2019年全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)總價(jià)值約為39.4億美元,,比2018年的37.4億美元增長(zhǎng)了5.2%,。考慮到半導(dǎo)體市場(chǎng)在2019年下降了約15%,,且IP特許權(quán)使用費(fèi)(royalties)通常與芯片銷(xiāo)售價(jià)格掛鉤,,這份榜單所顯示出的成績(jī)對(duì)于IP供應(yīng)商來(lái)說(shuō),已經(jīng)是個(gè)不錯(cuò)的結(jié)果了,,這說(shuō)明IP在半導(dǎo)體市場(chǎng)的滲透率進(jìn)一步提高了,。

  從圖中可以看出,,2019年,排名前10廠(chǎng)商營(yíng)收總額占全球總銷(xiāo)售額的78.1%,,大者恒大的局面依然穩(wěn)固,。另外,從這兩年的榜單來(lái)看,,只有一家公司異軍突起,,那就是SST,從2018年的10名開(kāi)外,,一舉沖到了2019年的第四,,而其它9家廠(chǎng)商排名沒(méi)有明顯變化。

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                                                               圖:2019年排名前10的IP公司

  ARM在全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)中處于技術(shù)領(lǐng)先地位,,其設(shè)計(jì)了一系列相互關(guān)聯(lián)的IP,,包括微處理器、物理IP以及支持軟件和工具,。新思科技(Synopsys)和鏗騰電子(Cadence)分別排名第二和第三,,這兩家EDA供應(yīng)商都是定位為“一站式” IP供應(yīng)商,通過(guò)收購(gòu)各自細(xì)分市場(chǎng)中的中小型供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)者來(lái)創(chuàng)建自己的IP產(chǎn)品的,。新思科技始于2000年代初期,,而鏗騰電子在IP中的定位則從2010年收購(gòu)Denali開(kāi)始。

  Arm在IP總收入方面繼續(xù)保持市場(chǎng)領(lǐng)先地位,,因?yàn)槠鋵?zhuān)利使用費(fèi)每年超過(guò)數(shù)十億,,大大超過(guò)了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。Arm曾經(jīng)控制著IP市場(chǎng)50%的份額,,但是在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加強(qiáng)的情況下,,最近兩年市占率有所下降,從2018年的44.7%下降到了2019年的40.8%,,這類(lèi)似于2018年和2017年發(fā)生的情況,。

  不過(guò),雖然全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)由巨頭壟斷,,但若縱向來(lái)看還是有些喜人的變化,。從集中度來(lái)看,2017前十大供應(yīng)商份額合計(jì)達(dá)到84.6%,,2018年略降至80.1,。這說(shuō)明市場(chǎng)參與者在增多,且競(jìng)爭(zhēng)力也在逐步加強(qiáng),,特別是新鮮血液的加入,,是有利于整個(gè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的。

  半導(dǎo)體IP新的增長(zhǎng)點(diǎn)

  半導(dǎo)體IP市場(chǎng)主要可分為消費(fèi)電子,、電信,、工業(yè),、汽車(chē)、商業(yè)和其他(醫(yī)療,、航空航天和國(guó)防)六大領(lǐng)域,。消費(fèi)電子行業(yè)多核技術(shù)的進(jìn)步、連接設(shè)備需求的不斷增加以及對(duì)現(xiàn)代SoC設(shè)計(jì)的需求增加驅(qū)動(dòng)全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的主要因素,。據(jù)MarketsandMarkets展望,,到2024年半導(dǎo)體IP環(huán)境趨勢(shì)將從今年年的47億美元增進(jìn)到65億美元,在展望時(shí)代的復(fù)合年增進(jìn)率為4.8%,。

  按照設(shè)計(jì)IP的不同可分為處理器IP,、接口IP、存儲(chǔ)器IP,,就增長(zhǎng)和市場(chǎng)份額而言,,接口IP市場(chǎng)是最大的贏家,2019年的市場(chǎng)份額為8.7億美元,。

  在未來(lái)幾年中,,IP收入的增長(zhǎng)來(lái)源將是高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心,有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),。另外,,物聯(lián)網(wǎng)也將影響市場(chǎng),但影響程度有限,。而在這些高性能的應(yīng)用當(dāng)中,,接口IP的重要性正在增長(zhǎng),而且其在整個(gè)IP市場(chǎng)的占比正在蠶食處理器IP的,,成為了最具發(fā)展?jié)摿Φ腎P品類(lèi),。

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  處理器IP在預(yù)測(cè)期內(nèi)將占據(jù)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)的最大份額,它們將被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子,、汽車(chē)等行業(yè),。預(yù)計(jì)汽車(chē)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)將在預(yù)測(cè)期內(nèi)以最高復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),因?yàn)槠?chē)行業(yè)正在經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型,,逐步走向數(shù)字化,。每輛高端汽車(chē)大約將大約將采用100個(gè)處理器,這也使汽車(chē)行業(yè)成為半導(dǎo)體IP市場(chǎng)中較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,。而且,,隨著城市、樓宇,、家居的智能化和網(wǎng)絡(luò)化以及可穿戴市場(chǎng)的發(fā)展,,亦催生了對(duì)藍(lán)牙、NB-IoT等一系列射頻類(lèi)協(xié)議IP需求,。

  IP在向更專(zhuān)業(yè)化的垂直細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展例如存儲(chǔ)器IP面向不同的市場(chǎng)和應(yīng)用,,客戶(hù)會(huì)選擇不同技術(shù)類(lèi)型的存儲(chǔ)器。我們?cè)?018年就看到,,市場(chǎng)正在從通用IP(例如CPU,、DSP、基礎(chǔ)IP)向更多特定應(yīng)用的IP轉(zhuǎn)變,,對(duì)于CPU或DSP尤其如此,。IP幾大巨頭廠(chǎng)商正在這些領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng),且愈加激烈,。同樣值得注意的是,,處理器和物理IP收入在總收入中所占的比例在下降,而其他數(shù)字IP和互連IP卻在增長(zhǎng),。

  有報(bào)告顯示,,亞太地區(qū)在2018年半導(dǎo)體IP市場(chǎng)最大份額,預(yù)計(jì)在預(yù)測(cè)期間繼續(xù)保持這一領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),,并有望成為該市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū),。半導(dǎo)體IP的參與者投資增加、制造企業(yè)的增加是亞太地區(qū)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)的主要原因,。截止目前,,亞太地區(qū)已經(jīng)擁有超過(guò)150家小型IP供應(yīng)商和IP公司。

  國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP怎樣破局

  從市場(chǎng)情況來(lái)看,,目前半導(dǎo)體IP市場(chǎng)是個(gè)贏家通吃的賽道,,呈現(xiàn)出高度集中趨勢(shì),美國(guó)和英國(guó)企業(yè)處于主導(dǎo)地位,。2019年全球其中前十大供應(yīng)商合計(jì)占比78.1%,,7家為美國(guó)和英國(guó)企業(yè)。實(shí)際上國(guó)內(nèi)先前對(duì)IP的討論一直不多,,在去年ARM斷供華為的消息爆出后,,IP才受到更大關(guān)注,加劇了IP國(guó)產(chǎn)化的急迫性,。

  在中興,、華為事件之后,半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化聲浪高涌,,IP的重要性也愈發(fā)凸顯,。中國(guó)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)起步較晚,創(chuàng)立于2001年的芯原股份依靠30人團(tuán)隊(duì),,以為中芯國(guó)際研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)為起點(diǎn),,首開(kāi)國(guó)內(nèi)IP授權(quán)先河。

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  但略顯尷尬的是,,芯原股份在全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)的份額占比尚不足2%,,同時(shí)其所積累的IP多是依靠并購(gòu)而來(lái),,在關(guān)鍵的中央處理器(CPU)IP方面則完全喪失話(huà)語(yǔ)權(quán)。缺乏自主可控的IP,,同樣也是中國(guó)“缺芯”現(xiàn)狀中同樣非常薄弱的環(huán)節(jié),。

  不過(guò),研發(fā)并不是決定實(shí)力的唯一因素,。IP公司之間的競(jìng)爭(zhēng),,除了各家技術(shù)上的獨(dú)特性,更多還要看建立生態(tài)的能力,,ARM能夠成為移動(dòng)時(shí)代王者的核心因素,,除了CPU和GPU架構(gòu)等核心IP,還在于聯(lián)合合作伙伴建立了IP核-芯片-應(yīng)用的一體化生態(tài),,從而形成了高壁壘,。

  但生態(tài)搭建需要時(shí)間,這離不開(kāi)客戶(hù)的積累,。截至去年底,,芯原股份累計(jì)向250多家客戶(hù)進(jìn)行IP授權(quán),去年授權(quán)次數(shù)僅有65次,。反觀(guān)ARM,,僅是去年簽署的授權(quán)許可協(xié)議就達(dá)到1767份,近五年客戶(hù)累計(jì)超過(guò)450個(gè),,包括IBM,、高通、英偉達(dá),、微軟,、蘋(píng)果等全球知名公司。這為ARM搭建完善的生態(tài)系統(tǒng)供應(yīng)鏈提供了基礎(chǔ),,這也是國(guó)內(nèi)IP企業(yè)同樣存在的差距,。

  國(guó)產(chǎn)IP要彎道超車(chē),或者說(shuō)打破ARM壟斷,,具備開(kāi)源生態(tài)的指令集RISC-V是目前最大的機(jī)會(huì),,中國(guó)乃至全球很多大公司都在嘗試。RISC-V可能會(huì)是中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的全新際遇,,因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用的碎片化特性適合打游擊戰(zhàn),,中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域RISC-V確實(shí)有很好的機(jī)會(huì)。

  RISC-V是加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)的第五代基于RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))的CPU指令集架構(gòu),,因具備自由開(kāi)放,、成本低、功耗低等方面的優(yōu)勢(shì),受到全球廣泛關(guān)注,。

  與Arm這些商用處理器的專(zhuān)有ISA不同,,任何人都可以免費(fèi)使用開(kāi)源RISC-V ISA。他們可以將其用作自己的處理器實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ),,而不必為商用處理器付費(fèi),。換句話(huà)說(shuō),,任何人都可以使用RISC-V ISA來(lái)制作處理器,,以作為現(xiàn)成的物理設(shè)備出售,也可以作為IP內(nèi)核獲得許可,,在其他人的SoC設(shè)計(jì)中使用,。

  有數(shù)據(jù)稱(chēng)國(guó)內(nèi)已有上百家企業(yè)正在開(kāi)發(fā)或使用RISC-V架構(gòu)的產(chǎn)品,如阿里旗下的平頭哥和中天微,,以及兆易創(chuàng)新,、華米科技、嘉楠科技,、北京君正等企業(yè),。

  雖然開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)會(huì)吸引許多客戶(hù)。不過(guò),,雖然RISC-V在過(guò)去的幾年中發(fā)展迅猛,,但目前國(guó)內(nèi)外尚處在初期,若想形成成熟和可信賴(lài)的IP還需時(shí)間充分驗(yàn)證,。此外,,RISC-V具備的碎片化特征在某種程度上也是劣勢(shì),如何確定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)保證兼容性等亦是需要解決的問(wèn)題,;主力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ARM也非等閑之輩,,此前其已明確要在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代同樣獲得統(tǒng)治地位,并采取了諸多措施,,導(dǎo)致很多人擔(dān)心RISC-V僅僅是曇花一現(xiàn),。

  雖然存在貶褒,但對(duì)于有著國(guó)產(chǎn)替代緊迫性的中國(guó)來(lái)說(shuō),,RISC-V仍不失為一次難得的機(jī)遇,,這需要政策、資金,、人才等多方面的合力,。中國(guó)能否借此擺脫海外依賴(lài),實(shí)現(xiàn)IP自主可控,,時(shí)間會(huì)給出答案,。

  國(guó)內(nèi)IP廠(chǎng)商這些年在技術(shù)上已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,隨著各路英豪的進(jìn)入,IP的業(yè)務(wù)模式也在分化,。

  一類(lèi)是像華為海思有多年開(kāi)發(fā)芯片的經(jīng)驗(yàn),,有自己的IP甚至指令集開(kāi)發(fā)實(shí)力,但不對(duì)外,;二是互聯(lián)網(wǎng)巨頭類(lèi)似阿里,,通過(guò)收購(gòu)打造IP平臺(tái),因?yàn)橘Y金雄厚,,一方面可吸引頂尖人才,,另一方面沒(méi)有包袱可放手去做;三是國(guó)內(nèi)獨(dú)立的第三方IP廠(chǎng)商,,立足于各類(lèi)IP的積累,。

  IP是一項(xiàng)難做的生意,因?yàn)樗薮蟮某杀就度敕矫?。雖然一朝研發(fā)成功了,,這個(gè)IP授權(quán)費(fèi)用會(huì)不菲,如果成功了無(wú)疑會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的利好,,從而促進(jìn)他們持續(xù)投入研發(fā),。

  在IP的發(fā)展上,除了IP技術(shù)本身,,對(duì)盈利模式的思考,、芯片制造環(huán)節(jié)的支持,還有在編譯器,、仿真器和soc驗(yàn)證平臺(tái)等連接IP核到芯片設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)鏈的成熟度,,都是影響IP產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。再加上IP是一個(gè)一旦建立了壁壘,,就很難打破的行業(yè),。也就是說(shuō),對(duì)于本土的IP從業(yè)者來(lái)說(shuō),,這是一個(gè)好時(shí)代,,這也是一個(gè)壞時(shí)代。


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