前言:全球疫情下,美国对中国技术战的绞杀依然在层层叠加,让国产替代成为不可逆转的大潮。



尽管在半导体产业链的诸多环节中,全面撒网难以承受,但放眼国产替代的诸多发力点,无疑 IP、EDA、设备、材料等均将担当重任。

 

 

IP 位于金字塔顶端

 

在年均 600 多亿美元的全球芯片研发开支中,IP 只占 36 亿美元,虽然只有 5%,但其价值和影响力却远远超出用金钱衡量的份额。

 

过去 10 年来,IP 细分市场的年复合增长率超过 10%,远高于 EDA 和整个半导体行业的增长。如果将新兴的芯粒也归入 IP 类别的话,未来 10 年 IP 有望赶上 EDA 的市场规模。

 

可以毫不夸张地说,在全球半导体产业这座金字塔上,IP 处于价值链的最顶端。

 

消费电子行业为 IP 市场提供养分

 

处理器 IP 市场将占据最大的市场份额,处理器 IP 在消费类电子产品和汽车垂直设备中有多个用例,它们的成本也很高,这些用于汽车领域的高级驾驶员辅助系统和信息娱乐系统。

 

这是由于借助先进 IP 制作的高级组件和芯片的发展,消费电子行业为半导体行业和半导体 IP 市场参与者提供了巨大的增长机会。

 

IC 和 SoC 广泛用于这些消费电子应用中,并且对这些产品的需求增加正在加强半导体市场。

      

嵌入式 DSP IP 和可编程 DSP IP 领域的快速发展是半导体 IP 行业及其细分领域的最新热点之一。

 

在过去的 5 年中,对高级嵌入式 DSP,复杂的可编程 DSP 的偏爱以及对它们的不断增长的需求已引起 DSP 行业及其母行业的主要参与者的广泛关注。

 

据 MarketsandMarkets 预测,到 2024 年半导体 IP 市场将从 2017 年的 47 亿美元增长到 65 亿美元,在预测期间的复合年增长率为 4.8%。

 

 

处理器 IP 授权模式呈现新趋势

 

从目前来看,处理器 IP 授权模式的新趋势主要体现在四个方面:

首先,在指令集架构 ISA 层面,已经逐渐从私有向开放授权、再到开源转变;

 

其次,在微架构层面,呈现部分软核开源的趋势;

 

再次,在授权费层面,呈现更低的使用门槛;

 

最后,在授权周期方面,呈现更短更便捷的趋势。

 

实际上所有处理器 IP 授权模式的转变,都是为了吸引更多的企业加入到自己的架构里面,从而促进生态的发展,未来这些架构授权模式又会发生怎样的变化,值得期待。

 

 

技术发展带来新的约束

 

在每次飞跃中,新技术都会进入市场并打破平衡。同样适用于工艺节点起着至关重要作用的 IC 行业。

 

半导体芯片节点的变化会改变设计的复杂性,芯片的外形尺寸以及 IP 内核设计架构。限制高级 SoC 设计是这些芯片在高级技术中的有效实现。

 

向高级技术节点的迁移会增加 IP 供应商的设计成本,而按照新技术节点的 IP 许可费用则可能与支出的增加不符。

 

SoC 设计的总体成本增加了约 40%,而节点尺寸从 32 nm 变为 28 nm,并且预计又将增加 22%,而又增加了 30%。使用 28 nm 的节点,SoC 硅 IP 设计的总体成本大约增加了 36%。

 

由于上述芯片制造工艺节点的变化对 IP 行业和 IP 内核的影响,快速变化的工艺节点被证明是对全球半导体 IP 市场的制约。

 

 

释放新的活力和趋势

 

据 IPnest 的 2018 年全球 IP 市场统计分析,Arm 占据约 45%,而 Others 类别为 7.166 亿美元,约占 20%,其中占比虽小但增长迅猛的当数 RISC-V IP。

 

IP 市场的一个变化趋势是 CPU/GPU 等通用型 IP 在逐渐下降,而专用芯片 IP 却在快速增长。碎片化的 IoT 市场有着千差万别的应用需求,这给简洁而灵活的 RISC-V 内核 IP 找到了用武之地。

 

如果说 PC 和服务器是 x86 架构的战场、手机是 Arm 架构的主战场,那么新兴的 IoT 将成为 RISC-V 的主战场。

 

传统 IP 市场格局分化

 

由于物联网、5G、人工智能等新兴技术的发展,半导体产品生态将会更加丰富,同时设计规模和设计难度也将进一步加大,使得客户对于 IP 的种类、功能和性能都提出了更多更个性化的需求。

 

从纵向的应用版图来看,向建军举例说,以物联网为例,其核心指标要求超低功耗,这就提出了超低功耗 IP 的一系列需求。

 

而且,随着城市、楼宇、家居的智能化和网络化以及可穿戴市场的发展,亦催生了对蓝牙、NB-IoT 等一系列射频类协议 IP 需求。

 

此外,IP 在向更专业化的垂直细分领域发展例如存储器 IP 面向不同的市场和应用,客户会选择不同技术类型的存储器,如汽车电子应用偏好高可靠性,一些电源类产品偏好高耐压,而一些消费类产品倾向于低成本,IP 细分大有可为。

 

 

国内 IP 进步和困难同行

 

而 IP 业的成长离不开设计业蓬勃发展的浇灌,去年中国 IC 设计业规模已突破 3000 亿元,在诸多应用领域全面开花。与之相辅相成的是显著带动了国内芯原、锐成芯微、芯来、和芯微等众多 IP 公司的发展。

 

国内 IP 厂商这些年在技术上已经有了长足的进步,在一些技术方向和细分领域,甚至赶超了国外的厂商。

 

从 IC 设计的角度出度,国内 IP 厂商在低速低工艺 IP 领域已可比肩。如果国内 IP 成熟度高、性能好,一般会选择国内 IP,因成本更合适。

 

而随着各路英豪的进入,IP 的业务模式也在分化。

一类是像华为海思有多年开发芯片的经验,有自己的 IP 甚至指令集开发实力,但不对外。

 

二是互联网巨头类似阿里,通过收购打造 IP 平台,因为资金雄厚,一方面可吸引顶尖人才,另一方面没有包袱可放手去做。

 

三是国内独立的第三方 IP 厂商,立足于各类 IP 的积累。

 

结尾

 

IP 作为最上游的环节不可或缺,其研发属于原创,亦体现了国家 IC 业的自主创新能力。