近年來(lái)，全球半導(dǎo)體IP市場(chǎng)呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，各種類型的IP增速都在加快。過(guò)去10年來(lái)，IP細(xì)分市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%，遠(yuǎn)高于EDA和整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)。如果將新興的芯粒也歸入IP類別的話，未來(lái)10年IP有望趕上EDA的市場(chǎng)規(guī)模。

可以毫不夸張地說(shuō)，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)這座金字塔上，IP處于價(jià)值鏈的最頂端。

近幾年來(lái)，隨著市場(chǎng)對(duì)底層技術(shù)的重視以及國(guó)產(chǎn)化需求的井噴式增長(zhǎng)，本土IP產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)緊追之勢(shì)，為服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信、AI等應(yīng)用領(lǐng)域的高端SoC芯片自主研發(fā)提供了新的選擇。


1、SoC開(kāi)發(fā)離不開(kāi)接口IP

如果把芯片設(shè)計(jì)比作搭積木，那IP就是其中可重復(fù)使用的積木塊。

隨著摩爾定律的持續(xù)演進(jìn)，芯片的集成度越來(lái)越高，設(shè)計(jì)復(fù)雜度和難度也隨之水漲船高，IP在芯片設(shè)計(jì)中的重要性愈發(fā)凸顯。如今，以IP復(fù)用為基礎(chǔ)的SoC開(kāi)發(fā)已成為業(yè)界主流。

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)下，大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和計(jì)算需求激增，接口IP技術(shù)對(duì)于高性能計(jì)算的重要地位不斷推高其市場(chǎng)規(guī)模，現(xiàn)已成為市占率第二的IP種類。據(jù)IPnest預(yù)測(cè)，2025年接口IP市占率有望超過(guò)CPU，成為排名第一的IP品類，而未來(lái)接口IP市場(chǎng)增量將主要來(lái)自與數(shù)據(jù)中心關(guān)聯(lián)度較高的PCIe IP、DDR IP以及以太網(wǎng)/D2D。

以數(shù)據(jù)為中心為代表的HPC市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，對(duì)DDR內(nèi)存控制器（DDR5，LPDDR5，HBM），PCIe、CXL和以太網(wǎng)/ SerDes提出了更多需求，此時(shí)，主要提供有線接口IP的廠商成為了新的增長(zhǎng)引擎。

要進(jìn)一步延續(xù)摩爾定律，接口IP的將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，目前來(lái)看，Chiplet將是推動(dòng)相關(guān)IP發(fā)展的重要引擎。在Chiplet方面，做的比較好的國(guó)產(chǎn)廠商——芯動(dòng)科技和芯原微電子已經(jīng)推出了相關(guān)產(chǎn)品。

芯動(dòng)科技率先推出國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)兼容UCIe標(biāo)準(zhǔn)的IP解決方案-Innolink? Chiplet，這是國(guó)內(nèi)首套跨工藝、跨封裝的Chiplet連接解決方案，且已在先進(jìn)工藝上量產(chǎn)驗(yàn)證成功，該方案不僅支持標(biāo)準(zhǔn)封裝和先進(jìn)封裝，還可以支持短距PCB場(chǎng)景，在多種應(yīng)用場(chǎng)景下，具備低延時(shí)、低功耗、高帶寬密度以及超高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)。涵蓋D2D、C2C、B2B等連接場(chǎng)景，提供封裝設(shè)計(jì)、可靠性驗(yàn)證、信號(hào)完整性分析、DFT、熱仿真、測(cè)試方案等全棧式服務(wù)。

芯原是中國(guó)大陸首批加入U(xiǎn)CIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)，該公司推出了基于Chiplet架構(gòu)設(shè)計(jì)的高端應(yīng)用處理器平臺(tái)，該平臺(tái)12nm SoC版本已經(jīng)完成流片，正在進(jìn)行Chiplet版本的迭代。


2、中國(guó)IP市場(chǎng)潛力巨大

IPnest的數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去5年到未來(lái)5年的全球接口IP市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到16%，而中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)率更高，雖然接口IP市場(chǎng)前景廣闊、增長(zhǎng)迅速，但中國(guó)市場(chǎng)自給率卻不足10%，未來(lái)，中國(guó)本土IP企業(yè)是大有可為的。

近兩年，中美貿(mào)易關(guān)系出現(xiàn)了大問(wèn)題，我國(guó)需要進(jìn)口的中高端芯片被“卡脖子”了，而處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導(dǎo)體IP更是被美國(guó)監(jiān)管的重點(diǎn)對(duì)象，高端IP進(jìn)口到中國(guó)市場(chǎng)的難度越來(lái)越大，以Synopsys為例，很多IP產(chǎn)品不能再像以前那樣提供給中國(guó)本土客戶了，例如華為海思，國(guó)內(nèi)IP短板在這種形勢(shì)下凸顯出來(lái)。面對(duì)這樣的局面，很多在外企工作的中國(guó)半導(dǎo)體IP人心里很不是滋味，紛紛回國(guó)加入或創(chuàng)建本土IP企業(yè)。

未來(lái)，中國(guó)本土IP企業(yè)需要進(jìn)一步沉下心來(lái)，不甘寂寞地專注于高端，特別是高速接口IP的研發(fā)。另外，國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域沒(méi)有起色的一個(gè)重要原因，就是相關(guān)產(chǎn)品和專利被國(guó)際大廠壟斷了（中國(guó)市場(chǎng)90%的高端IP把持在國(guó)外大廠手中），在這種情況下，中國(guó)半導(dǎo)體IP人還不站出來(lái)的話，中國(guó)高端IP產(chǎn)品缺乏迭代機(jī)會(huì)的局面就會(huì)永遠(yuǎn)保持下去，那樣的話，這個(gè)產(chǎn)業(yè)很難發(fā)展起來(lái)。

近些年，國(guó)際貿(mào)易限制激發(fā)了中國(guó)本土半導(dǎo)體IP企業(yè)的發(fā)展動(dòng)力，同時(shí)，一批新勢(shì)力也涌現(xiàn)出來(lái)。在接口IP領(lǐng)域，中國(guó)本土代表企業(yè)主要包括芯耀輝、芯動(dòng)科技、銳成芯微、納能微、牛芯、和芯微、芯思原、燦芯等。

如前文所述，高速SerDes接口IP已成為以數(shù)據(jù)中心為代表的HPC應(yīng)用的關(guān)鍵。中國(guó)在這方面的代表企業(yè)是芯動(dòng)科技，該公司可提供16/32/56/64Gbps多標(biāo)準(zhǔn)SerDes解決方案，25G/32Gbps SerDes已經(jīng)量產(chǎn)，56Gbps SerDes已經(jīng)發(fā)布；另一家廠商牛芯半導(dǎo)體則推出了25/28/32Gbps的SerDes IP；燦芯、和芯微可提供1.25Gbps-12.5Gbps多速率SerDes IP。此外，銳成芯微、納能微電子也有各種SerDes IP產(chǎn)品。

與Chiplet相關(guān)的接口IP方面，芯動(dòng)科技和芯原微電子已經(jīng)推出了相關(guān)產(chǎn)品。芯原是中國(guó)大陸首批加入U(xiǎn)CIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)，該公司推出了基于Chiplet架構(gòu)設(shè)計(jì)的高端應(yīng)用處理器平臺(tái)，該平臺(tái)12nm SoC版本已經(jīng)完成流片，正在進(jìn)行Chiplet版本的迭代。

存儲(chǔ)接口IP方面，以DDR接口為例，DDR PHY和內(nèi)存控制器是保證SoC和DRAM之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵，隨著速度不斷提升，DDR模塊的設(shè)計(jì)難度也隨之增加，IC設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)相關(guān)IP的依賴度不斷增加。在中國(guó)DDR IP供應(yīng)商中，芯動(dòng)科技的覆蓋面較廣，能支持的速率也達(dá)到了較高的水平。

中國(guó)本土IP新勢(shì)力芯耀輝正在集中力量研發(fā)28nm/14nm/12nm及更先進(jìn)工藝IP，該公司還開(kāi)發(fā)了DDR PHY IP產(chǎn)品，目前尚不清楚其所能支持的DDR應(yīng)用有哪些。目前，芯耀輝正從可靠的SI（信號(hào)完整性）和PI（電源完整性）分析、高可靠性訓(xùn)練設(shè)計(jì)、高性能DDR IO設(shè)計(jì)和多頻點(diǎn)快速切換這四方面入手，攻克DDR PHY技術(shù)瓶頸。

此外，燦芯和牛芯半導(dǎo)體也是中國(guó)本土DDR IP的重要力量。


3、本土化定制優(yōu)勢(shì)助力市場(chǎng)突圍

盡管國(guó)內(nèi)IP產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但面臨國(guó)外廠商主導(dǎo)90%市場(chǎng)份額的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)廠商仍需持續(xù)投入，發(fā)力突圍。

一方面，接口IP作為半導(dǎo)體底層核心技術(shù)，門(mén)檻頗高，只有通過(guò)企業(yè)長(zhǎng)期的技術(shù)積累與持續(xù)創(chuàng)新，才能打磨出更高性能、更低功耗的IP產(chǎn)品；另一方面，各類高速總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的快速演進(jìn)和半導(dǎo)體工藝的持續(xù)升級(jí)也為IP產(chǎn)品研發(fā)帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)，IP企業(yè)需要緊密跟隨芯片廠商及代工廠的制造工藝，快速推出新的、滿足市場(chǎng)需求的IP產(chǎn)品。

在牛芯半導(dǎo)體看來(lái)，除了以上兩方面外，國(guó)內(nèi)IP廠商背靠巨大的本土市場(chǎng)，還應(yīng)進(jìn)一步發(fā)揮技術(shù)支持與定制化服務(wù)的優(yōu)勢(shì)。以DDR IP為例，根據(jù)芯片的方向、形狀以及擺放位置的不同，客戶選擇的封裝類型也可能不盡相同，這些都要求IP廠商可以對(duì)產(chǎn)品規(guī)格做出靈活調(diào)整，但國(guó)外IP供應(yīng)商一般不會(huì)、也不愿意提供個(gè)性化的定制設(shè)計(jì)，這對(duì)崛起中的國(guó)產(chǎn)DDR IP產(chǎn)業(yè)而言無(wú)疑是一個(gè)好的突破口。

牛芯半導(dǎo)體已為多家客戶提供了DDR IP的定制服務(wù)，涵蓋PHY IP和Controller IP。除了高效的定制化服務(wù)，牛芯半導(dǎo)體還可以提供可靠的技術(shù)支持，包括鏈路仿真、信號(hào)完整性分析、測(cè)試調(diào)試服務(wù)等。


結(jié)語(yǔ)

在宏觀世界，萬(wàn)物互聯(lián)已經(jīng)成為全球IT界的共識(shí)，而在集成電路層面，一個(gè)微觀的“萬(wàn)物互聯(lián)”世界正在形成，也就是說(shuō)，一個(gè)芯片上，或一個(gè)類似于芯片的高密度封裝模塊內(nèi)，所要承載的功能塊越來(lái)越多，這是應(yīng)用需求和技術(shù)發(fā)展共同作用的結(jié)果。

集成電路的異構(gòu)，使得組成部分?jǐn)?shù)量不斷增加，各個(gè)組成部分之間的連接需求愈加迫切，傳統(tǒng)方法和技術(shù)已經(jīng)難以滿足這么多數(shù)量、這么高速度連接的要求。這給半導(dǎo)體IP廠商提供了更多的發(fā)展機(jī)遇，這其中，接口IP是重中之重。

傳統(tǒng)上，處理器IP是整個(gè)IP市場(chǎng)最大的一支，但隨著異構(gòu)計(jì)算的崛起，各種接口IP迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，這是一片藍(lán)海，誰(shuí)能夠看準(zhǔn)發(fā)展方向，并抓住機(jī)遇，只要找對(duì)了一個(gè)突破口，就有望在較短時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，前文提到的Alphawave就是抓住了數(shù)據(jù)中心SerDes發(fā)展的窗口期，在很短時(shí)間內(nèi)市占率就達(dá)到了行業(yè)前四的水平。相信類似的事情在今后會(huì)越來(lái)越多。