黄金机遇当前 国产半导体IP能否乘势而起

随着越来越多的国内芯片设计公司的崛起和终端厂商加入造芯大军，国内IP产业正迎来一个难得的机遇。但是，拥有巨大的市场只能算一个起点，只有长期的积累和稳定的输出才能真正迎来最终的突破。

IP市场的盛世

随着全球半导体产业的景气度不断提升，整个IC设计市场也持续快速增长，根据SIA公布的数据，2020年全球IC销售额为4390亿美元，同比增长6.5%。作为IC设计的上游环节，半导体IP因其性能高、功耗优、成本适中、可缩短设计周期等特点，也迎来了蓬勃的大发展。

IPnest对2020年全球半导体IP市场进行了统计，结果显示，全球设计IP销售额在2020年增长16.7％，达到46亿美元，这是自2000年以来最好的增长，也是整个IP市场在去年最大的亮点之一。并且，IP市场的增速在过去10年中一直超过半导体行业本身，呈现高速增长的趋势。

按照产品类别进行划分，处理器IP市场预计在2027年达到62.55亿美元，年均复合增长率为10.15%；数模混合IP市场预计在2027年达到13.32亿美元，年均复合增长率为6.99%；射频IP市场预计在2027年达到11.24亿美元，年均复合增长率为8.44%。

增长最快的将是接口IP。IPnest的数据显示，接口IP供应商在2020年的收入总额为10.68亿美元，而2019年这个数据为872美元，同比增长率为22.4%。

业内人士认为，接口IP的重心也经历从手机向数据中心的转变。2010年，智能手机SoC集成了USB，存储控制器，HDMI，DP，SATA和MIPI等协议，但没有PCIe或以太网。当前，以数据为中心的应用占据了接口IP业务的最大份额，在数据中心，服务器，有线网络和4G /5G基站中，都可以找到需要高速SerDes的高级存储器控制器（DDR4，HBM2，GDDR6），PCIe和以太网，以及新兴的芯片对芯片（D2D）解决方案。

IP为什么越来越重要？最主要的原因就是能加快产品上市时间。IP复用、软硬件协同设计已经是当前芯片设计的主流，绝大部分SoC都是基于多种不同IP组合进行设计的。

另一个原因则是IC应用的持续多样化。Cadence电子IP技术支持总监李志勇认为：“IP发展的驱动来源有AI、机器学习，大数据分析，先进的模型和仿真，包括新冠药物开发测试，自动驾驶、气候的分析等。”

先进工艺带来的设计成本增加也是IP兴起的重要原因。先进工艺节点使设计的复杂度不断增加，从而提高了设计成本。根据IBS报告，以先工艺节点处于主流应用时期的设计成本为例，工艺节点为28nm时，单颗芯片设计成本约为0.41亿美元，而工艺节点为7nm时，设计成本则快速升至约2.22亿美元。如果增加IP的使用，则可以相应降低芯片设计成本。并且，随着制程的演进，芯片中晶体管数量大幅提升，单颗芯片中可集成的IP数量也大幅增加。以28nm工艺节点为例，单颗芯片中已可集成的IP数量为87个。当工艺节点演进至7nm时，可集成的IP数量达到178个。

“那些曾经自己拥有 IP 部门的公司都开始采用第三方IP了。”业内人士观察到这个趋势正在加速，这种研发还是购买的总体拥有成本的比较最终让芯片公司更多地支持第三方商业IP。

芯耀科技有限公司联席CEO余成斌认为：“我们能够越早提供IP给IC设计公司，他们的销售额、利润就可以更多的增加，开发成本可以显著降低，产品生命周期也可以延长。这就是为什么IP一直能够加速半导体产业发展的原因。”

在近期，封装中的新贵Chiplet也为IP的兴起带来巨大想象空间。根据Omdia数据，全球Chiplet市场预计2024年规模可达58亿美元，年均复合增长率可达44%，并且有望逐渐扩展到整个半导体市场。

以前设计一个SoC，需要从不同的IP供应商购买多个IP集成在一起。有了Chiplet之后，用户只需要买做好的小硅片，然后封装成一个SiP（System-in-Package），就可以实现一个SoC。所以，Chiplet也可以看成一种硬核形式的IP，以芯片的形式提供。这个也就是IP的芯片化，未来将成为行业发展的一个大方向。

做好IP并不易

从全球市场区域看，目前亚太地区占据全球最大的半导体IP市场，并且有望成为全球增长最快的地区。其中，中国的IP市场又具有最大的潜力。

中国大陆地区新设立的芯片设计公司五年复合增长率达到24.7%，规划中的芯片设计项目大幅增加，综合增速远超全球，给国内半导体IP行业带来了增长空间。

“国内整个消费电子、互联网应用发展得非常蓬勃，很多系统厂商都需要做自己的芯片，像阿里巴巴、腾讯、字节跳动，都要做自己的芯片，自然造成了IP的需求旺盛。”余成斌表示：“处理器或是AI引擎方面，厂商们都要自己做芯片，在这多百花齐放的情况下，更需要IP。”

不过，国内IP市场大不意味着国产IP强。Arm、新思等IP巨头还是占据市场的绝对领先位置，国产IP只占有很小的份额。

有人总结了国产IP发展主要面临三个困境：首先是快速升级的各种接口IP标准化协议，这决定了IP研发需要长期的投入；其次是IP研发需要持续跟踪各芯片制造公司的工艺演进，必须具备工艺制程的快速移植能力；最后，把协议标准集成到IP，并针对各家工艺制程做定制化后，还必须与下游芯片设计公司共同进行芯片验证并大规模量产才能保证IP产品的市场化落地。

这其中的两条都与工艺相关，说明了工艺与IP之间的紧密联系。“只有经过了工艺验证的IP，才是能被市场接受的。”一位行业专家告诉。

上海芯联芯智能科技有限公司总裁余可以一个形象的比喻指出了IP验证的重要性，“有些IP在模拟的时候没有问题，但是真跑起来就不一定了，因为芯片里很重要的就是时序问题，不是A+B=C那么简答，如果A到了B却没有到，芯片就跑不起来。”

余成斌也持同样的观点：“坦率说，做IP门槛很低，但是其互通性、可靠性都是要经过长期的迭代、验证的，只有真正进行过量产的IP才能被市场所接受。”

“而且，越来越先进的工艺对IP的需求也越来越多。对驱动的规格、功能、成本上也有很多的需求，很关心开发风险和产品周期的降低。”余成斌补充道。

市场呼唤先进工艺IP技术和完整的IP解决方案以支持更多和更快的芯片创新。但因受限于各种高技术壁垒，国内IP技术的发展一直在成熟工艺徘徊，未能深入至先进工艺领域。因此，发展IP也不单是IP公司自己的事，还要依靠整个产业链来给予更多的支持。

而且，由于绝大部分IP是以授权方式销售，很难像终端产品那样获得规模收益。因此IP虽然重要，但却是一条艰辛的路。业内人士就指出，节点数量增长减速、行业整合、IP 标准化都会增加IP企业的利润压力。

所以，做好IP不单是技术的比拼，更是对市场的理解，商务模式等方面的比拼。芯耀辉董事长兼联席CEO曾克强就认为国产IP要取得市场的认可，有两个关键的因素：一是需要公司能坚定的长期投入，专注技术研发和产品打磨，这需要公司在战略和资金投入上都给予充分的保障；二是人才团队，能做成功的IP团队必须有十几年的量产、磨合、迭代和产业化的经验。

这一切都是建立在长时间磨砺的基础上，所以国产IP没有捷径可走，只能依靠不断的积累，多结交“盟友”，才能真正实现突破。（校对|Andrew）

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