半導(dǎo)體IP授權(quán)市場(chǎng)分析：芯片產(chǎn)業(yè)的“黃金寶藏”

在集成電路行業(yè)中，知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的地位舉足輕重，特別是對(duì)于芯片制造商而言，IP 核如同基石一般，是構(gòu)建復(fù)雜芯片的關(guān)鍵要素。舉例來(lái)說(shuō)，ARM 公司提供的CPU、GPU 以及NPU 等核心設(shè)計(jì)，都是所謂的IP 核，它們被授權(quán)給眾多的半導(dǎo)體公司，以便這些公司能夠在其產(chǎn)品中集成這些技術(shù)。

這些IP 核的存在，極大地簡(jiǎn)化了芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。它們不僅降低了研發(fā)的門檻，使得芯片設(shè)計(jì)變得更加高效，而且還能夠顯著縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到市場(chǎng)的時(shí)間。此外，通過(guò)使用這些經(jīng)過(guò)優(yōu)化的IP 核，芯片的性能和能效也得到了顯著的提升，這對(duì)于整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)，是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。以采用ARM 架構(gòu)的某家半導(dǎo)體公司為例，一旦獲得了ARM 的架構(gòu)授權(quán)，以及CPU、GPU、NPU 等關(guān)鍵IP 核的授權(quán)，該公司就能迅速地展開芯片的開發(fā)工作。

這意味著，它們可以在較短的時(shí)間內(nèi)，打造出具有競(jìng)爭(zhēng)力的高性能芯片，滿足市場(chǎng)的需求。這樣的流程不僅加速了技術(shù)創(chuàng)新，也為芯片行業(yè)的發(fā)展注入了活力。

毫無(wú)疑問(wèn)，在如今這個(gè)芯片無(wú)處不在的時(shí)代，半導(dǎo)體IP 授權(quán)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之中的主要性舉足輕重，其市場(chǎng)規(guī)模不算大，但確實(shí)是技術(shù)含量最高的價(jià)值節(jié)點(diǎn)。根據(jù)IPnest 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球每年超過(guò)600 億美元的芯片研發(fā)投入中，IP 的市場(chǎng)規(guī)模大約為36 億美元。盡管這一數(shù)字在總研發(fā)開支中所占的比例僅為5%，但I(xiàn)P 的價(jià)值和影響力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這一財(cái)務(wù)數(shù)字所能體現(xiàn)的范疇。

IP 的核心價(jià)值在于其創(chuàng)新性和對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用。從市場(chǎng)價(jià)值的角度來(lái)看，IP 的全球市場(chǎng)規(guī)模約為50 億美元，但其所引領(lǐng)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)卻是一個(gè)價(jià)值高達(dá)5000 億美元的市場(chǎng)。這表明，半導(dǎo)體IP 授權(quán)作為技術(shù)創(chuàng)新的源頭，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的驅(qū)動(dòng)作用是巨大的。

圖1 半導(dǎo)體IP授權(quán)對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的驅(qū)動(dòng)作用巨大

在半導(dǎo)體IP 授權(quán)領(lǐng)域，按照產(chǎn)品種類分，IP 可劃分為處理器IP、有線接口IP、數(shù)字IP 和其他物理IP 四大類。處理器IP 是應(yīng)用于程序控制、語(yǔ)音處理、圖形處理、圖像信號(hào)處理、視頻編解碼、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等微處理器的IP。在這之中，處理器 IP 在半導(dǎo)體IP 中占據(jù)最大市場(chǎng)份額，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車等行業(yè)。在其細(xì)分子類中處理器IP 市場(chǎng)規(guī)模最大，同時(shí)也具有極高的技術(shù)壁壘與生態(tài)壁壘，其余處理器IP 為專用型處理器IP。

圖2 全球半導(dǎo)體IP細(xì)分產(chǎn)品占比

在半導(dǎo)體IP 行業(yè)中，營(yíng)收模式主要分為兩種：前期授權(quán)（License）和后期版稅（Royalty）。前期授權(quán)模式涉及將經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證、可重復(fù)使用且具有特定功能的集成電路設(shè)計(jì)模塊，也就是半導(dǎo)體IP，授權(quán)給客戶使用。這一過(guò)程通常包括提供配套的軟件和技術(shù)支持，以幫助客戶更好地集成和使用這些IP。這授權(quán)通常是一次性的，客戶需要支付一定的費(fèi)用來(lái)獲取IP 的使用權(quán)。

另一方面，后期版稅模式則是在IP 交付給客戶后，客戶在其芯片量產(chǎn)和銷售過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際銷售量按約定的費(fèi)率向IP 提供商支付費(fèi)用。這種版稅收入模式的特點(diǎn)是，其收入水平直接與客戶產(chǎn)品搭載IP 后的市場(chǎng)表現(xiàn)掛鉤，即產(chǎn)品的銷量越高，版稅收入也相應(yīng)增加。

國(guó)際上領(lǐng)先的半導(dǎo)體IP 公司普遍采用這種收取授權(quán)費(fèi)與版稅相結(jié)合的營(yíng)收模式。這種模式能夠?yàn)镮P 提供商帶來(lái)持續(xù)且穩(wěn)定的收入流，尤其是在產(chǎn)品銷量良好的情況下。

在我國(guó)，半導(dǎo)體IP 公司除了借鑒這種國(guó)際通行的收入模式外，還往往結(jié)合自身的特點(diǎn)，提供基于獨(dú)立設(shè)計(jì)IP 的芯片定制服務(wù)。這種服務(wù)模式允許客戶根據(jù)自己的特定需求，定制開發(fā)芯片，從而滿足市場(chǎng)的多樣化需求。通過(guò)這種方式，國(guó)內(nèi)IP 公司不僅能夠獲得授權(quán)和版稅收入，還能夠通過(guò)提供定制服務(wù)來(lái)增加額外的營(yíng)收來(lái)源，同時(shí)也增強(qiáng)了與客戶的合作關(guān)系，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這種多元化的營(yíng)收策略，有助于國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP公司在全球市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。

在2023 年，全球半導(dǎo)體IP 授權(quán)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了70.4 億美元。據(jù)行業(yè)分析師預(yù)測(cè)，到2027 年，這一市場(chǎng)的價(jià)值將實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，達(dá)到101.2 億美元。這意味著在未來(lái)十年間，該市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到9.5%，顯示出持續(xù)而穩(wěn)健的增長(zhǎng)動(dòng)力。

圖3 全球半導(dǎo)體IP授權(quán)市場(chǎng)預(yù)測(cè)（單位：10億美元）

特別是處理器IP 市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，這主要得益于其在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在過(guò)去十年里，智能手機(jī)和移動(dòng)手機(jī)的廣泛普及，帶動(dòng)了處理器IP 市場(chǎng)的飛速發(fā)展。這一趨勢(shì)使得處理器IP 在整體市場(chǎng)份額中占據(jù)了重要的地位。然而，展望未來(lái)，盡管處理器IP 預(yù)計(jì)仍將保持最大市場(chǎng)份額，但隨著汽車行業(yè)的智能化趨勢(shì)正日益明顯，隨著自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車的興起，對(duì)處理器IP 的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。智能手機(jī)相對(duì)占比預(yù)計(jì)將逐漸降低。另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)接口IP 等其他類型IP 的需求也在不斷增長(zhǎng)。這種增長(zhǎng)不僅體現(xiàn)在傳統(tǒng)的處理器IP 市場(chǎng)，還包括了如高速接口、存儲(chǔ)接口、網(wǎng)絡(luò)接口等多元化的IP 領(lǐng)域。這種多元化的需求導(dǎo)致市場(chǎng)集中度下降，處理器IP 的市場(chǎng)份額被其他類型的IP 所分散。

此外，隨著市場(chǎng)對(duì)高、中、低端處理器IP 的需求結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，處理器IP 的增長(zhǎng)曲線逐漸趨于平緩。在高端市場(chǎng)，對(duì)高性能處理器的需求依然強(qiáng)勁，但在中低端市場(chǎng)，由于競(jìng)爭(zhēng)加劇和產(chǎn)品差異化減少，處理器IP的增長(zhǎng)速度可能會(huì)放緩。這種結(jié)構(gòu)性的變化，使得整個(gè)處理器IP 市場(chǎng)的發(fā)展更加均衡，不再是單一類型的IP獨(dú)大，而是多種IP 類型共同發(fā)展的局面。因此，盡管處理器IP 仍將是市場(chǎng)的重要組成部分，但其增長(zhǎng)速度和市場(chǎng)份額都將面臨新的挑戰(zhàn)和調(diào)整。

我們將視野放在整個(gè)處理器IP 授權(quán)市場(chǎng)之中，其市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力總結(jié)包括幾個(gè)方面：首先，全球范圍內(nèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品使用的增加，為半導(dǎo)體IP 提供了巨大的市場(chǎng)潛力。隨著消費(fèi)者對(duì)高性能、多功能電子設(shè)備的追求，半導(dǎo)體IP 成為了提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵；其次，系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）設(shè)計(jì)的復(fù)雜性日益增加，使得芯片制造商更加依賴于成熟的IP 核來(lái)加快設(shè)計(jì)周期，降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；最后，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和智能設(shè)備的普及，對(duì)于連接設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，這也為半導(dǎo)體IP 市場(chǎng)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)機(jī)遇。

我國(guó)在這方面相對(duì)薄弱，份額卻不到5%，基本上都是國(guó)外廠商壟斷：前10 大IP 廠商中，美國(guó)占了4 家，分別是第2、3、8、10 名。而英國(guó)有2 家，分別是第1、4名。另外加拿大、以色列各一家。中國(guó)則上榜了兩家，分別是排名第7 的芯原科技，以及第9 名的力旺科技。兩家廠商合計(jì)份額僅為3.6%。在區(qū)域市場(chǎng)之中2023 年，英國(guó)在全球半導(dǎo)體IP 市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，憑借Arm一家企業(yè)就豪取41.1% 的市場(chǎng)份額。而美國(guó)則緊隨其后，憑借新思科技、Cadence 等企業(yè)，占據(jù)了25.1% 的市場(chǎng)份額。

表1 2022-2023年全球半導(dǎo)體IP設(shè)計(jì)企業(yè)營(yíng)收排名（百萬(wàn)美元）

目前，我國(guó)在半導(dǎo)體IP 授權(quán)領(lǐng)域的產(chǎn)品上，在品類多樣性和分布均勻性方面存在一定的局限性，這導(dǎo)致其競(jìng)爭(zhēng)格局尚未完全清晰，從而使得對(duì)其性能和市場(chǎng)份額的細(xì)化指標(biāo)評(píng)估變得較為困難。從整體情況來(lái)看，國(guó)產(chǎn)IP 在多個(gè)方面與國(guó)際知名廠商相比仍存在一定的差距。

首先，在自主可控方面，國(guó)產(chǎn)IP 雖然在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有一定的立足點(diǎn)，但在全球范圍內(nèi)的影響力和技術(shù)自主性仍有待提高；其次，在技術(shù)水平上，國(guó)產(chǎn)IP 雖然在某些領(lǐng)域取得了突破，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，仍需進(jìn)一步提升技術(shù)創(chuàng)新能力和研發(fā)投入；再者，國(guó)產(chǎn)IP 在工藝節(jié)點(diǎn)覆蓋能力上可能不如國(guó)際廠商全面，這限制了其在高端芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。此外，國(guó)產(chǎn)IP 在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定方面的話語(yǔ)權(quán)相對(duì)較弱，這影響了其在全球市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)地位。

就如今的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP 授權(quán)市場(chǎng)，其在接口IP 發(fā)展最為繁茂，眾多企業(yè)參與其中，產(chǎn)品類型也相對(duì)多樣化。值得注意的是，一些國(guó)產(chǎn)接口IP 企業(yè)已經(jīng)在全球市場(chǎng)上取得了顯著成就，其市場(chǎng)占有率甚至能夠進(jìn)入全球前三的位置。然而，國(guó)產(chǎn)接口IP 的發(fā)展之路并非一帆風(fēng)順。由于起步較晚、面臨技術(shù)壁壘、生態(tài)鏈尚不成熟等因素，國(guó)產(chǎn)接口IP 在發(fā)展過(guò)程中遭遇了不少挑戰(zhàn)。

這些挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的制定、工藝制程的移植能力，以及產(chǎn)品的驗(yàn)證和量產(chǎn)落地等方面。這些問(wèn)題的存在，限制了國(guó)產(chǎn)接口IP 的進(jìn)一步發(fā)展和市場(chǎng)擴(kuò)張。盡管如此，在產(chǎn)品需求高速增長(zhǎng)和龐大本土市場(chǎng)的雙重支撐下，國(guó)產(chǎn)接口IP 的發(fā)展前景已經(jīng)顯現(xiàn)出希望的曙光。國(guó)內(nèi)企業(yè)正全力追趕國(guó)際廠商，并在某些細(xì)分領(lǐng)域?qū)で笸黄啤?/p>

表2

接口IP 授權(quán)作為在處理器IP 授權(quán)之后的第二大IP市場(chǎng)，根據(jù)IPnest 的預(yù)測(cè)，到2025 年，接口IP 的市場(chǎng)占有率有望超過(guò)CPU，成為增速最快的IP 品類。這一增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?lái)自于與數(shù)據(jù)中心緊密相關(guān)的PCIeIP、DDR IP 以及以太網(wǎng)/D2D 等接口技術(shù)。

在該領(lǐng)域中，特別是我國(guó)在DDR IP 的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為了國(guó)產(chǎn)接口IP 有潛力成為突破口。國(guó)內(nèi)企業(yè)可以充分利用技術(shù)支持和定制化服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，滿足市場(chǎng)對(duì)高性能、高可靠性存儲(chǔ)接口的需求。此外，隨著Chiplet（芯片小模塊）技術(shù)和開源指令集等新興趨勢(shì)的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以抓住這些新的發(fā)展機(jī)遇。Chiplet 技術(shù)的興起，為國(guó)產(chǎn)接口IP 提供了新的應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)計(jì)思路，有助于提升產(chǎn)品的集成度和性能。而開源指令集的推廣，則為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供了一個(gè)公平競(jìng)爭(zhēng)的平臺(tái)，使得它們能夠在新的技術(shù)浪潮中找到自己的定位和發(fā)展路徑。

展望整個(gè)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP 授權(quán)市場(chǎng)，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)國(guó)產(chǎn)化的需求日益增強(qiáng)，當(dāng)前的國(guó)產(chǎn)IP 得到了政策和市場(chǎng)的雙重支持。背靠龐大的本土市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)IP 有了更多的應(yīng)用場(chǎng)景和成長(zhǎng)空間。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)人才水平的提升和技術(shù)進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)IP 在技術(shù)研發(fā)上有了更多的可能性和動(dòng)力。筆者相信，國(guó)產(chǎn)IP 的發(fā)展前景依然不錯(cuò)，有著廣闊的成長(zhǎng)空間。

（本文來(lái)源于《EEPW》202409）