中国芯的薄弱一环,IP 为何难以跨越?

2019-07-17 15:17:25 来源: 半导体行业观察
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过去两年,关于芯片差距这个话题频频见诸报端,大家也对国产芯片的现状有了广泛的了解。但其实在更上游的IP方面,我们差距尤为明显。在笔者去年的一片题为《中国芯最薄弱的一环:IP困局如何破?》的文章里,我们对整个IP产业现状和本土IP也有了一个简约的介绍。


但进入了今年上半年,业内的几则芯闻让笔者不得不再把IP这个话题再拿出来谈一下:

 

2018年IP供应商排名

 

一个就是早阵子,某家占领了45%市场份额的、全球最大的IP公司对华为的断供,在集成电路圈子内引起了轰动;另一件是一家本来经营IP生意的本土公司,却依赖拓展新业务而走上了新阶段。这个统共不到四十亿美元的生意,为何就成为了个难以跨越的鸿沟了呢?

 

肉眼可见的差距

可以说,集成电路领域IP授权业务是随着无晶圆厂的发展而蔓延开的。尤其是在芯片设计的复杂程度日益提升之后,IP更成为了大多数芯片企业的最优选择。

 

以现在大家最为熟悉的手机处理器为例,现在所有厂商使用的都是arm提供的内核,高通和苹果也不例外。同样的情况也出现在MCU上,这个过往百家争鸣的产品过往还有AVR和MSP430等产品分庭抗礼,而现在也几乎被arm一统天下。

 

虽然从某种程度上看这是生态统一的一种选择,但可以肯定的是,在集成电路IP领域,现在是被国外的厂商垄断。

 

arm自不要说,如上图所示,他们占领了近半的IP江山,因为EDA被大家熟知的synopsys的arc处理器也享负盛名;cadence的Tensilica也被广泛采用;Imagination的GPU更是arm的一个强劲竞争对手;就连有些读者平时可能很少听说的ceva、verisilicon、Achronix和rambus也有其独到之处。以Achronix为例,他们提供的eFPGA IP已经开始在市场上崭露头角,并且获得了开发者的一致好评。

 

但国内企业在这些方面是有差距明显的。

 

据某不愿透露姓名的本土IP从业者告诉半导体行业观察记者,当今市场占有率高达60%的CPU IP中,尤其是高端CPU IP中,国产几无建树。在一些高速的Serdes IP方面,也无法供应。另外如高速AD/DA、高端memory IP等等,我们也缺乏。除了这些大家熟悉的IP外,其他如晶圆厂代工厂的IP,尤其是先进制程的IP,我们也和国际领先水平有很大的差距。

 

成都锐成芯微创始人向建军也指出,国内IP产业还处于初级阶段,技术领先性不大,IP公司整体规模都比较小,大部分都在较低端领域,同质化比较严重。在他看来,这是由以下几个原因造成的:

 

首先是半导体产业投资是政府性投资,首先看重产值,IP虽然技术含量高,但难以爆发,所以在各个地方政策上支持上没有优势;

 

其次是资本,国外资本市场相对来说更偏好技术性公司而不仅仅看产值,国内正好不同;

 

第三,相对领先的工艺从历史上看,主要在海外,导致高端IP培育土壤贫乏;

 

第四,国内几个人的IP团队处于绝大多数,不仅仅运营成本没有优势,在价格方面很难与IP本身价值匹配;

 

第五,诚信是所有行业都需要呼吁的;

 

国产IP的机会

在与受访者聊天的过程中,他一直在给笔者强调,国产IP与国际领先水平差距很巨大,不知道如何追赶。但他也同时表示,我们可以从RISC-V中寻找机会。芯来科技的创始人胡振波先生之前在接受半导体行业观察采访的时候也表达了相关观点。

 

胡振波指出,risc-v是一种开放处理器架构技术,但仅有架构是不够的,需要有人将其以ip的形式实现出来。同时risc-v正处于早期,量产化和产业化国内外差距不大,这给了国产处理器IP一个很大是机会;其次, 处理器IP超过整个IP市场总值的一半,且是软硬件结合的载体,是半导体软件生态的入口,这就让其成为兵家必争之地;再次,AIoT之争,最终在于生态之争,而risc-v IP是一个构建AIoT生态的绝佳入口,我们不能因为IP难做就不做;第四,risc-v处理器IP会逐渐成为一种泛化的概念。不能以过去的一成不变的标准来衡量未来的变化。

 

从芯来科技和平头哥等国内领先RISC-V供应商的布局来看,本土RISC-V厂商也正在走向这样的一条路上,并获得了不错的成绩。

 

向建军也表示,中国是IP需求的最大市场,特别是两千多家ic设计公司绝大多数公司都需要外购大量IP。我们除了要加大核心处理器IP的投入之外,要引进高端技术和工艺IP,尽量不重复建设。同时也要扶持新兴领域必须的低功耗IoT IP,这块我们与国外大公司之间差距小,而且市场潜力巨大。

 

存储器IP也是向建军看好的一个另一个方向。他表示,未来智能化时代的到来,存储器特别是嵌入式存储器将用于所有的芯片,而在这个领域,投入周期长,需要foundry配合,一旦卡位之后,后进者很难替代先入者,甚至一个专利就可以一劳永逸,国产需要先行一步。

 

而从华为五月以来面临的断供风波看来,为了本土集成电路的健康稳定的发展,发展Serdes和AD/DA等关键IP的发展,也是很有必要的。

 

以Serdes为例,因为高速传输的需求,高速Serdes成为了很多SoC厂商的需求,但是国内才做到28Ghz的水平。但我们看领先的第三方SerDes供应商有如Synopsys和Cadence这些企业,后者在去年10月还推出了业界首款经硅验证的长距离7nm 112G SerDes IP。按照Cadence的说法,这个产品能为下一代云规模和电信数据中心构建高端口密度网络产品,提供业界领先的功率,性能和面积(PPA)效率。

 

而在AD/DA方面,据业内专家告诉半导体行业观察记者,这个领域国内很少企业能够做到兼容高精度和高位数,尤其是在AD方面,更是相距甚远。

 

除了这些差距,我们也应该看到,近年来因为一些收购的出现,缩短了本土IP企业和世界领先厂商的差距。例如被中资收购的Imagination带来的GPU和AI加速器IP以及拥有多样化IP的芯原就给国内的IP产业带来了巨大补充。而在文章开头提到的文章里,笔者也说过,新兴的人工智能IP似乎带来了机会。

 

但从最近华为自研加速器IP,抛弃寒武纪,后者推出芯片等一连串现状看来,这个领域能否在IP市场打出一片新天地,这是值得所有从业者去思考的。

 

难做的IP生意

在与很多行业从业人员聊的时候,他们都一致强调,IP是一项难做的生意。这首先体现在巨大的成本投入方面。

 

还是以笔者熟悉的Serdes IP为例,据了解,现在自研一个56 G的 Serdes IP需要一个五十人左右的团队投入三年,同时还需要至少两次的MPW验证,因为这个速率的Serdes需要在7nm工艺上实现,这就带来了数亿人民币的投入。

 

虽然一朝研发成功了,这个IP授权费用会不菲,如果成功了无疑会给企业带来巨大的利好,从而促进他们持续投入研发。但我们也应该看到,在国内的IP领域,还会面临所谓的“黑IP”问题。

 

向建军则告诉半导体行业观察记者,IP需要在工艺开发的时候做第一波白老鼠,付出多回报少。特别是在知识产权不被尊重的环境下,更加艰难,加上政策不支持,知识产权不被重视,导致很多IP公司一边做IP,一边做产品,更加剧信任缺失,不断恶性循环。

 

他进一步指出,要发展中国国产的IP,需要政府能够认识到核心技术在芯片产业中的重要性,一元钱IP带动一百元的芯片,一万元的系统。能够在政策和资本上给予优先支持。

 

从政策上引导企业重视国产IP公司,带动国产IP技术的发展。建议国家设国家设计IP/EDA专项基金和扶持政策,同时国家也可以建国产IP库。

 

而据笔者与行业专家的交流中得知,在IP的发展上,除了IP技术本身,对盈利模式的思考、芯片制造环节的支持,还有在编译器、仿真器和soc验证平台等连接IP核到芯片设计的开发链的成熟度,都是影响IP产业发展的关键要素。再加上IP是一个一旦建立了壁垒,就很难打破的行业。也就是说,对于本土的IP从业者来说,这是一个好时代,这也是一个坏时代。

 

“我们应该避免重复建设导致恶性竞争,充分利用中国大市场,关注新兴应用”,向建军说。

 
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