如今，半導(dǎo)體IP已成為集成電路設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中不可或缺的核心要素。此前我國(guó)絕大部分的芯片都建立在國(guó)外公司的IP授權(quán)或架構(gòu)授權(quán)基礎(chǔ)上，但這幾年，隨著對(duì)底層技術(shù)的重視以及國(guó)產(chǎn)化需求的快速提升，本土半導(dǎo)體IP供應(yīng)商迎來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。
半導(dǎo)體IP是指集成電路（IC芯片）、邏輯或單元布局設(shè)計(jì)的可重復(fù)使用單元。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)IP，半導(dǎo)體IP市場(chǎng)可分為接口IP、處理器IP、存儲(chǔ)器IP以及其他IP（模擬到數(shù)字IP和數(shù)字到模擬IP）。在這幾大領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)已經(jīng)均有本土企業(yè)在布局。
熱鬧的接口IP賽道
隨著數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信速度和性能需求的不斷提升，接口IP正成為最具發(fā)展?jié)摿Φ腎P分類(lèi)。據(jù)市場(chǎng)分析公司IPnest預(yù)測(cè)，排名前5的接口IP產(chǎn)品在2025年的總營(yíng)收將達(dá)到25億美元，從2020年到2025年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為19%。接口IP主要是指以太網(wǎng)、DDR、PCIe、USB、MIPI、SATA等接口的IP核。不同的接口在不同的產(chǎn)品垂直領(lǐng)域中具有重要意義，這使得接口IP極為重要。
在接口IP領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)眾多，主要有芯動(dòng)科技、芯耀輝、牛芯、銳成芯微、納能微、橙科微、和芯微、芯思原、燦芯、奎芯等。這些廠商已經(jīng)涉獵了多種類(lèi)的接口IP產(chǎn)品。接下來(lái)我們挑幾個(gè)典型的接口IP，看看國(guó)內(nèi)IP供應(yīng)商的實(shí)力如何。
就拿DDR 接口IP舉例來(lái)看。DDR PHY和內(nèi)存控制器統(tǒng)稱為DDR IP，他們保證了SoC和DRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸。隨著DDR的速度不斷提升，DDR模塊的設(shè)計(jì)難度也隨之增大，所以芯片設(shè)計(jì)企業(yè)一般需要從IP公司購(gòu)買(mǎi)DDR IP。但在DDR IP市場(chǎng)中，由于DDR PHY具有較高的技術(shù)門(mén)檻，所以國(guó)際廠商仍占據(jù)較高的市場(chǎng)份額。
國(guó)內(nèi)DDR IP供應(yīng)商中，芯動(dòng)科技是DDR代際品類(lèi)和覆蓋面相對(duì)較全的IP公司，所能支持的速率也達(dá)到了較高的水平。芯動(dòng)科技的存儲(chǔ)接口IP全面支持JEDEC DDR5/4/3/2、LPDDR5X/5/4X/4/3/2、HBM3/2e，均包含PHY和控制器IP。此外芯動(dòng)科技還是從GDDR5到GDDR6X全覆蓋的IP廠商，據(jù)其官網(wǎng)所述，GDDR6X是世界上第一個(gè)經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證且的商用GDDR6/6X IP，為全球高性能芯片公司提供了重要的接口技術(shù)。芯動(dòng)的合作伙伴美光在官網(wǎng)撰文表示，“這個(gè)IP改變了人工智能版圖”！
再就是牛芯和燦芯。牛芯半導(dǎo)體能為客戶提供DDR3/4/5和LPDDR2/3/4/4x/5 IP組合解決方案。燦芯的YouDDR IP可支持LPDDR2、DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4/4x和DDR5等應(yīng)用，支持從667Mbps 到4800Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。
安徽芯思原是由芯原和新思等4家公司共同投資設(shè)立。芯思原傳承了芯原與新思成熟工藝節(jié)點(diǎn)的芯片接口和模擬IP，并致力于此類(lèi)IP往中國(guó)新建的40/55nm foundry的移植開(kāi)發(fā)。在DDR IP接口領(lǐng)域，芯思原有DDR3/2、DDRmultiPHY、DDR4 multiPHY三種，可支持DDR 2、DDR3、DDR4、LPDDR2、LPDDR3等應(yīng)用。
芯耀輝研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在集中力量自主研發(fā)28/14/12納米及以下先進(jìn)工藝IP研發(fā)和服務(wù)，芯耀輝也開(kāi)發(fā)了DDR PHY IP產(chǎn)品。目前尚不太清楚芯耀輝所能支持的DDR具體應(yīng)用有哪些，但芯耀輝正從可靠的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4方面入手，攻克DDR PHY技術(shù)瓶頸。
除了DDR IP之外，高速SerDes接口IP已經(jīng)成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。在這方面，國(guó)內(nèi)的芯動(dòng)科技可提供16/32/56/64Gbps多標(biāo)準(zhǔn)SerDes全套解決方案，并已實(shí)現(xiàn)了最高5nm的設(shè)計(jì)，其中25G/32Gbps SerDes已經(jīng)量產(chǎn)，56Gbps SerDes已經(jīng)發(fā)布，64Gbps SerDes即將發(fā)布，正在攻克112Gbps SerDes技術(shù)。牛芯半導(dǎo)體可支持25/28/32Gbps的速率。和芯微與燦芯能為客戶提供1.25-12.5Gbps多速率SerDes IP方案。納能微電子有0.6G-12.5G通SerDes IP核。銳成芯微的SerDes IP最高速率可達(dá)16G，可支持USB、PCIe、SATA等接口協(xié)議。
再一個(gè)推動(dòng)接口IP發(fā)展的技術(shù)則是Chiplet，進(jìn)入2022年，國(guó)際大廠已經(jīng)陸續(xù)推出了Chiplet的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)對(duì)Chiplet也是一致看好。Chiplet的發(fā)展也誕生了高速Die to Die接口的需求。但Chiplet與傳統(tǒng)接口相比，其對(duì)帶寬和時(shí)延的需求則更高，設(shè)計(jì)者還需要對(duì)工藝和封裝有很深的了解，所以這也進(jìn)一步增加了相關(guān)接口IP的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
在Chiplet的接口IP方面，國(guó)內(nèi)芯原和芯動(dòng)科技已經(jīng)推出了實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)品。芯原是大陸首批加入U(xiǎn)CIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)，基于“IP芯片化，IP as a Chiplet”和“芯片平臺(tái)化，Chiplet as a Platform”兩大設(shè)計(jì)理念，芯原推出了基于Chiplet架構(gòu)所設(shè)計(jì)的高端應(yīng)用處理器平臺(tái)，目前該平臺(tái)12nm SoC版本已完成流片和驗(yàn)證，并正在進(jìn)行Chiplet版本的迭代。
另一邊，3月初英特爾等十家行業(yè)巨頭共同推出UCle后不到三周，芯動(dòng)科技就宣布率先推出自主研發(fā)物理層兼容UCIe標(biāo)準(zhǔn)的IP解決方案——Innolink Chiplet。據(jù)悉，這是國(guó)內(nèi)首套跨工藝、跨封裝的Chiplet（芯粒）連接解決方案，且已在先進(jìn)工藝上量產(chǎn)驗(yàn)證成功。目前，芯動(dòng)科技也已經(jīng)成為UCIe聯(lián)盟成員之一。
除此之外，也有其他IP供應(yīng)商正在背后蓄力研發(fā)，如芯耀輝也已加入U(xiǎn)CIe聯(lián)盟等。奎芯科技未來(lái)也將重點(diǎn)打造基于互聯(lián)IP的Chiplet產(chǎn)品。
在多媒體接口IP領(lǐng)域，芯動(dòng)科技有全棧高清多媒體接口IP和音視頻解決方案，支持HDM 2.1/2.0/1.4接口，支持96 db以上的Audio Codec錄音和播放。芯動(dòng)科技還有全系列的MIPI低功耗高速串行接口，包括MIPI D-PHY/C-PHY/M-PHY，其中C-PHY傳輸速率高達(dá)7.8Gbps/Trio。其他還有，芯思原的多媒體接口IP也可支持HDM 2.0 / 1.4；銳成芯微擁有MIPI D-PHY；和芯微有MIPI D-PHY（傳輸速率高達(dá)1.5Gbps）和M-PHY（6Gbps）兩種。
國(guó)產(chǎn)處理器IP供應(yīng)商顯露鋒芒
處理器IP是一種數(shù)字電路，用于完成取指令、執(zhí)行指令及與外界存儲(chǔ)器和邏輯部件交換信息等操作，主要包括CPU IP、GPU IP、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器IP（NPU IP）、視頻處理器 IP（VPU IP）、DSP IP、圖像信號(hào)處理器 IP（ISP IP）等。
由于處理器IP主要應(yīng)用于消費(fèi)電子汽車(chē)等行業(yè)，這些領(lǐng)域的數(shù)量巨大，也使得處理器IP從中獲益，迅速成長(zhǎng)為全球最大的IP種類(lèi)。未來(lái)隨著新能源汽車(chē)和自動(dòng)駕駛的普及，汽車(chē)對(duì)各種微處理器（MPU）、微控制器（MCU）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和圖形處理單元的需求增加，處理器IP將在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)占據(jù)半導(dǎo)體IP的最大市場(chǎng)份額。
國(guó)內(nèi)能提供處理器IP的企業(yè)還相對(duì)較少。芯原是國(guó)內(nèi)較大的處理器IP供應(yīng)商，此外還有寒武紀(jì)、平頭哥、芯來(lái)科技、華夏芯等均提供不同種類(lèi)處理器IP廠商。
目前芯原能提供包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP、顯示處理器 IP的6大處理器IP。2021年度，公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入21.39億元，同比增長(zhǎng)42.04%。其中，知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)使用費(fèi)收入 6.10 億元，同比增長(zhǎng) 21.00%；特許權(quán)使用費(fèi)收入 0.96 億元，同比增長(zhǎng)19.63%；總的IP授權(quán)業(yè)務(wù)為7.06億元，同比增長(zhǎng)20.81%。接下來(lái)，芯原將著力發(fā)展Chiplet業(yè)務(wù)以及RISC-V生態(tài)的發(fā)展。
國(guó)內(nèi)IP與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距很大，所以國(guó)產(chǎn)企業(yè)也在從多處尋找機(jī)會(huì)，在物聯(lián)網(wǎng)碎片化環(huán)境中，開(kāi)源指令集的RISC-V架構(gòu)具有廣泛的發(fā)展前景。而且RISC-V處于發(fā)展早期，在量產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)內(nèi)外差距并不大。在這方面，國(guó)內(nèi)的平頭哥、芯來(lái)科技、 賽昉科技這幾年正在大力發(fā)展和推廣RISC-V IP。
平頭哥半導(dǎo)體成立于2018年9月19日，2021年10月，平頭哥宣布全棧開(kāi)源玄鐵RISC-V系列處理器IP，包括玄鐵E902、E906、C906、C910，以及基于玄鐵的多操作系統(tǒng)的全棧軟件及工具。
芯來(lái)科技是中國(guó)大陸本土專(zhuān)業(yè)的RISC-V處理器IP公司。自2018年成立以來(lái)芯來(lái)，相繼推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列產(chǎn)品覆蓋了從低功耗到高性能的各種場(chǎng)景需求。據(jù)悉，芯來(lái)的處理器IP方案采用工業(yè)級(jí)穩(wěn)健的Verilog編碼，具有良好的可讀性，相比國(guó)外其他家同類(lèi)IP產(chǎn)品，具有明顯的PPA與質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。
賽昉科技（StarFive）于2018 年成立，提供全球領(lǐng)先的基于RISC-V的CPU IP、SoC、開(kāi)發(fā)板等系列產(chǎn)品。成立至今，賽昉科技已相繼推出了基于RISC-V的系列產(chǎn)品：全球首款智能視覺(jué)處理平臺(tái)、全球支持指令最全的高性能微處理器內(nèi)核以及全球首款A(yù)I單板計(jì)算機(jī)。
最近幾年發(fā)展火熱的人工智能似乎也成為IP廠商發(fā)力的機(jī)會(huì)，代表廠商如寒武紀(jì)、地平線。寒武紀(jì)的IP業(yè)務(wù)主要聚焦終端智能處理器IP業(yè)務(wù)。目前主要有1M系列和1H系列。在2020年的財(cái)報(bào)說(shuō)明會(huì)上，寒武紀(jì)透露，目前搭載終端智能處理器IP的智能設(shè)備數(shù)量已超過(guò)1億臺(tái)。2021年寒武紀(jì)來(lái)自IP授權(quán)和軟件的營(yíng)收為687萬(wàn)元。面對(duì)當(dāng)下整車(chē)廠造芯的大需求，地平線已經(jīng)開(kāi)放其人工智能專(zhuān)用處理器BPU IP授權(quán)，以此來(lái)滿足自研能力強(qiáng)的部分車(chē)企的需求。
此外，國(guó)內(nèi)還有在異構(gòu)處理器IP布局的廠商。華夏芯是異構(gòu)處理器IP的提供商，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU、DSP、GPU和AI處理器IP，基于創(chuàng)新的 “統(tǒng)一指令集架構(gòu)”、微架構(gòu)和工具鏈，面向物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和云計(jì)算應(yīng)用，提供高性能和高能效等不同系列的定制化芯片產(chǎn)品。華夏芯已構(gòu)建由100多項(xiàng)全球?qū)＠M成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)異構(gòu)處理器領(lǐng)域的空白。
不可不做的存儲(chǔ)器 IP
存儲(chǔ)器約占全球半導(dǎo)體產(chǎn)值的三分之一，市場(chǎng)高度集中。存儲(chǔ)不是一個(gè)好做的行業(yè)，而存儲(chǔ)IP更是。存儲(chǔ)IP是基礎(chǔ)IP的一種，是ASIC和SoC設(shè)計(jì)中的必備組成成分，也是技術(shù)門(mén)檻極高的細(xì)分領(lǐng)域，供應(yīng)商主要以海外為主。國(guó)際上僅Arm、Synopsys、M31、Faradya等能提供完整的存儲(chǔ)器IP，國(guó)內(nèi)的方案還不多，但也有一些國(guó)內(nèi)企業(yè)在存儲(chǔ)IP領(lǐng)域上攻堅(jiān)。
銳成芯微致力于高可靠性嵌入式非易失性存儲(chǔ)（eNVM）IP的研發(fā)，包括LogicFlash? MTP、LogicEE? EEPROM、LogicFlash Pro? eFlash等。據(jù)悉，其LogicFlash?能夠?qū)崿F(xiàn)單顆IP上同時(shí)滿足eFlash和EEPROM的要求，分別用于代碼存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。它既有邏輯工藝/BCD工藝/HV工藝的兼容性，又有flash的優(yōu)良特性。
據(jù)了解，eNVM IP通常具有很高的技術(shù)壁壘，有大量的專(zhuān)利保護(hù)，后進(jìn)入者很難突破已有的技術(shù)保護(hù)壁壘，這是由于eNVM IP與工藝器件特性強(qiáng)相關(guān)，有很?chē)?yán)格的可靠性的要求，如數(shù)據(jù)保持能力、擦除和寫(xiě)入次數(shù)等，這些性能都會(huì)受工藝以及存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的影響。
蘇州騰芯微（IPSOAR）成立于2018年，公司產(chǎn)品主要包括內(nèi)存編譯器、TCAM編譯器、SRAM定制等。IP覆蓋了從180nm到14nm先進(jìn)工藝，可應(yīng)用到不同的ASIC和SOC產(chǎn)品上。
其他IP
（模擬IP/數(shù)模混合 IP/射頻 IP）
除了上述這幾類(lèi)之外，IP還包括一些其他物理IP，如模擬IP、射頻IP以及數(shù)?；旌螴P等等。
銳成芯微的模擬IP和數(shù)?；旌螴P結(jié)合了獲得專(zhuān)利的超低功耗技術(shù)，功耗可低至幾十納安。其低功耗和超低功耗模擬IP組合包括電源類(lèi)IP、時(shí)鐘類(lèi)IP、ADC/DAC/Audio CODEC、傳感器IP、檢測(cè)IP、LVDS IP等。銳成芯微還可提供具有低功耗、高性能的RF IP，包括低功耗藍(lán)牙，雙模藍(lán)牙（BLE&BT）、Wi-Fi6等。
針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)連接應(yīng)用，芯原在 22nm FD-SOI 工藝上布局了較為完整的射頻IP，種類(lèi)包括雙模藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙、NB-IoT、GNSS及802.11ah低頻IP。目前其所有射頻IP已經(jīng)完成IP測(cè)試芯片的流片驗(yàn)證。除射頻IP外，芯原還開(kāi)發(fā)了基帶IP，可以為客戶提供完整的解決方案。目前NB-IoT、低功耗藍(lán)牙、GNSS及802.11ah低頻IP都已有客戶授權(quán)。
和芯微的音頻編解碼可提供16位至24位高精度音頻轉(zhuǎn)換，高速AD提供位寬10bit/12bit，采樣速率可達(dá)200MHz?？疽苍谧鲆恍┠MIP，包括ADC、PLL、LDO、PVT Sensor。
結(jié)語(yǔ)
眾所周知，IP是門(mén)苦生意，付出多回報(bào)少，誰(shuí)做誰(shuí)知道。這幾年在國(guó)產(chǎn)替代的大背景下，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體IP也開(kāi)始逐漸被國(guó)內(nèi)客戶支持，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP供應(yīng)商得以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行反饋和快速的更新迭代，部分IP廠商已經(jīng)在點(diǎn)上取得了一定的突破。散點(diǎn)聚合，終將成線。