芯片國產(chǎn)化熱潮，本土IP廠商的見招拆招

來源： 半導(dǎo)體芯聞

過去幾年，在多種因素的推動(dòng)下，國產(chǎn)芯片的關(guān)注度空前高漲。但正如大家所看到的，幾乎所有人都把目光投向了芯片設(shè)計(jì)、制造甚至是設(shè)備和材料。近幾年，IP一詞才走上臺(tái)前，逐漸獲得越來越多的關(guān)注。

那么，何謂IP？招商證券研報(bào)如是說：在芯片設(shè)計(jì)過程中，有一些通用功能模塊可以被反復(fù)使用，而半導(dǎo)體 IP 即為此預(yù)先設(shè)計(jì)好的功能模塊。于是，業(yè)內(nèi)通常在芯片設(shè)計(jì)中結(jié)合使用 EDA軟件與半導(dǎo)體 IP 來縮短芯片設(shè)計(jì)周期、降低開發(fā)成本?！坝捎谛阅芨?、功耗優(yōu)、成本適中、技術(shù)密集度高、知識(shí)產(chǎn)權(quán)集中、商業(yè)價(jià)值昂貴，IP是集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)要素和競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)?！闭猩套C券財(cái)報(bào)中強(qiáng)調(diào)道。

根據(jù)IPnest 于 2022 年 5 月發(fā)布的“設(shè)計(jì) IP 報(bào)告”，IP按類別可以分為CPU、DSP、GPU、ISP、有線接口、SRAM 內(nèi)存編譯器、閃存編譯器、庫和 I/O、AMS、無線接口、基礎(chǔ)設(shè)施和其他數(shù)字）等。如下圖所示，在其發(fā)布的全球TOP 10的IP供應(yīng)商中，國內(nèi)廠商僅有芯原上榜。

有見及此，國內(nèi)涌現(xiàn)了很多相關(guān)企業(yè)，力求在這兩個(gè)環(huán)節(jié)尋找新的突破。尤其是現(xiàn)在，各種不確定因素的出現(xiàn)，加上終端需求的轉(zhuǎn)變，這一切就變得更迫在眉睫。

國產(chǎn)IP初創(chuàng)企業(yè)奎芯科技副總裁王曉陽在早前舉辦的ICDIA 2022上呼吁：“國內(nèi)IP公司要盡快在半導(dǎo)體IP種類和制程上面進(jìn)行全覆蓋?！痹谒磥恚@留給我們的時(shí)間非常緊迫，但只有這樣做，我們才有機(jī)會(huì)未來在國產(chǎn)制程上面為上下游客戶提供更好的解決方案。

奎芯科技副總裁王曉陽

除了奎芯科技以外，還有多家本土IP公司齊聚ICDIA 2022，他們也就本土EDA和IP未來的發(fā)展方向，表達(dá)了各自觀點(diǎn)并提出建議。

安謀科技產(chǎn)品研發(fā)負(fù)責(zé)人劉澍告訴記者，合資公司成立的初衷是奔著兩個(gè)目標(biāo)去：一是把Arm這個(gè)國際先進(jìn)技術(shù)帶到中國來；二是讓中國產(chǎn)業(yè)繼續(xù)和國際保持接軌，并且參與到全球的生態(tài)建設(shè)和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)里面去?！鞍仓\科技本身也有另外一個(gè)角色，能夠助力中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)走出自己的一條路，有本土自研IP支撐。”劉澍接著說。他表示，安謀科技希望能夠與國內(nèi)的企業(yè)一起攜手，讓他們有能力與國際一流的芯片公司競(jìng)爭(zhēng)。也希望籍此能讓國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展得更快。

安謀科技產(chǎn)品研發(fā)負(fù)責(zé)人劉澍

基于這樣思路，安謀科技基于自研IP和Arm IP本身的產(chǎn)品打造了完整的異構(gòu)核心計(jì)算矩陣。囊括了Arm CPU、GPU等通用計(jì)算IP，安謀科技 “周易”NPU、“星辰”CPU、“山?！盨PU以及“玲瓏”ISP和VPU等自研IP產(chǎn)品。這讓安謀科技擁有了為客戶提供多元化、滿足實(shí)際場(chǎng)景需求的解決方案的能力。

除了Arm以外，國內(nèi)的廠商還在RISC-V、MIPS甚至X86架構(gòu)的處理器上做了探索。其中，上海芯聯(lián)芯智能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“芯聯(lián)芯”）就是MIPS架構(gòu)的國內(nèi)布道者。

據(jù)芯聯(lián)芯高級(jí)銷售總監(jiān)，兼任源創(chuàng)芯動(dòng)（寧波）有限公司總經(jīng)理王炳立介紹。成立于2018年的芯聯(lián)芯是一家IP供應(yīng)商和IC設(shè)計(jì)服務(wù)公司。自2019年以后，公司就取得了MIPS中國區(qū)（含香港、澳門）獨(dú)家商業(yè)經(jīng)營權(quán)，并獲得MIPS CPU底層架構(gòu)、所有內(nèi)核授權(quán)及轉(zhuǎn)授權(quán)。這也讓他們擁有了能夠支撐SoC全系列IP的產(chǎn)品，還可以合法地在原來架構(gòu)的基礎(chǔ)上增加和減少指令，對(duì)微架構(gòu)進(jìn)行一些創(chuàng)新。

芯聯(lián)芯高級(jí)銷售總監(jiān)，兼任源創(chuàng)芯動(dòng)（寧波）有限公司總經(jīng)理王炳立

“我們現(xiàn)在也基于當(dāng)前MIPS CPU在做設(shè)計(jì)服務(wù)相關(guān)的事情。在集成電路大好的環(huán)境下，希望用最自主可控的IP配合最好的設(shè)計(jì)服務(wù)解決國產(chǎn)化的問題。”王炳立告訴記者。

按照王炳立的觀點(diǎn)，擁有了多年積累和多方面領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的MIPS已經(jīng)在多個(gè)市場(chǎng)證明了自己。而基于其過去打造的專利池，搭配其硬件多線程、硬件虛擬化以及實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，使得MIPS能夠從車規(guī)級(jí)MCU到ADAS應(yīng)用的火熱國產(chǎn)汽車芯片市場(chǎng)中大顯神通?！败囈?guī)芯片相關(guān)服務(wù)是芯聯(lián)芯重點(diǎn)發(fā)力方向之一?！蓖醣?qiáng)調(diào)。

王炳立同時(shí)還談到，由于RISC-Ⅴ和MIPS相似度非常高，因此如果客戶對(duì)后者有需求，他們會(huì)往這個(gè)方向發(fā)展。這無疑使得他們有了其他友商所不具備的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)筆者在ICDIA 2022上的觀察，除了上述處理器IP廠商以外，接口IP也是國產(chǎn)IP產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較迅猛的一個(gè)方面。一方面，這與國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的差距有關(guān)；另一方面，接口IP的市場(chǎng)需求也是國內(nèi)廠商在這方面大舉發(fā)力的另一誘因。

同樣來源于IPnest的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得益于高速率協(xié)議PCIe、DDR內(nèi)存控制器和以太網(wǎng)/SerDes的需求增長(zhǎng)，接口IP在2021年的產(chǎn)值高達(dá)13億美元，同比增長(zhǎng)22.7%。據(jù)IPnest預(yù)測(cè)，到2026年，接口IP的產(chǎn)值將達(dá)到30億美元，這足以看到其背后的潛力。文章開頭提到的奎芯科技就是這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)新晉玩家。

奎芯科技市場(chǎng)及戰(zhàn)略副總裁唐睿博士在ICDIA 2022同期的EDA/IP與IC論壇上指出，現(xiàn)在的芯片產(chǎn)業(yè)正在開啟第三次產(chǎn)業(yè)革命。在他看來，這次的產(chǎn)業(yè)革命有三大特點(diǎn)：第一是芯片設(shè)計(jì)企業(yè)明顯增多，系統(tǒng)廠商和互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛入局；第二是芯片應(yīng)用的需求日趨多元化，異構(gòu)多Die的計(jì)算架構(gòu)更符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)；第三，芯片迭代速度明顯加快，硬件創(chuàng)新速度需跟上軟件發(fā)展才能提供必要的算力加速。

奎芯科技市場(chǎng)及戰(zhàn)略副總裁唐睿博士

看到了這種需求，奎芯科技應(yīng)運(yùn)而生。官網(wǎng)資料顯示，奎芯科技推出的高速接口IP，涵蓋USB、PCIe、SATA、SerDes、MIPI、DDR、HDMI、DP、HBM等產(chǎn)品，聚焦數(shù)據(jù)中心、人工智能、消費(fèi)類電子、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。受惠于其深厚的技術(shù)積累，公司僅用半年時(shí)間就自主設(shè)計(jì)并成功交付了PSRAM，并已在客戶處成功流片并應(yīng)用。同時(shí)，公司的PCIe4.0 PHY已成功流片驗(yàn)證，還通過了協(xié)議一致性測(cè)試。這讓公司有足夠的實(shí)力投入到新的產(chǎn)品的研發(fā)當(dāng)中去。

“國內(nèi)的接口IP正處于國產(chǎn)替代過程當(dāng)中，高速互聯(lián)IP也是一個(gè)相對(duì)比較藍(lán)海的市場(chǎng)，擁有巨大的機(jī)會(huì)”，唐睿博士說。他同時(shí)指出，在當(dāng)前的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，Chiplet（芯粒）會(huì)是一個(gè)“引爆點(diǎn)”。

唐睿博士表示，從現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀看來，IP復(fù)用是賦能創(chuàng)新最重要的一環(huán)。而無論是IP復(fù)用還是IP硬件化即Chiplet的出現(xiàn)都可以加快下游客戶，特別是新的產(chǎn)品公司的迭代速度，以滿足他們異構(gòu)集成的需要，更好的面對(duì)客戶多元化需求。在他看來，Chiplet本身也是可以提高良率和降低成本的方法，甚至給IP廠商提供新的商業(yè)模式的方式。“現(xiàn)在大芯片走到了極限，不走Chiplet的話，就很難縮短研發(fā)周期和降低研發(fā)成本。”唐睿博士強(qiáng)調(diào)。

基于上述對(duì)Chiplet和IP的思考，奎芯科技寫下了“芯粒高速互聯(lián) 海量算力源泉”的口號(hào)。

2020年成立于珠海的芯耀輝則是國產(chǎn)IP領(lǐng)域不得不提的另一個(gè)重要玩家。因?yàn)槿缧疽x科技技術(shù)支持總監(jiān)劉好朋所說，在成立兩年的時(shí)間，芯耀輝就打造了完整的國內(nèi)先進(jìn)工藝的IP解決方案，服務(wù)于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?！拔覀冏龅漠a(chǎn)品向業(yè)界引導(dǎo)的廠商靠齊，可能超過他們或者達(dá)到某一個(gè)水平?！眲⒑门笱a(bǔ)充說。

芯耀輝科技技術(shù)支持總監(jiān)劉好朋

根據(jù)之前的報(bào)道，在成立一年內(nèi)，芯耀輝便在國產(chǎn)FinFet先進(jìn)工藝上快速完成了10/20/32G MP，USB3.2/2.0，MIPI D-PHY，MIPI CD-PHY，MIPI M-PHY，PCIe5.0/4.0/3.0，DDR5/4/3，LPDDR5X/5/4X/4，HDMI2.1/2.0，SATA3.0，SD3.0/eMMC5.1等接口硅IP研發(fā)和商用。

除了在先進(jìn)工藝的接口IP上以國際領(lǐng)先廠商為目標(biāo)外，芯耀輝在服務(wù)上更貼合國內(nèi)需求，進(jìn)一步簡(jiǎn)化客戶的開發(fā)難度。

“國外的廠商在國內(nèi)的IP市場(chǎng)份額是90%，但是國外廠商不接地氣，在國內(nèi)的客戶要求一些特殊的差異化時(shí)，這些廠商不愿意承接。作為本土的IP供應(yīng)商，芯耀輝愿意貼近客戶，針對(duì)客戶提的要求，我們可以結(jié)合公司在SOC方面的知識(shí)給其做定制化，包括做子系統(tǒng)、做硬化，做后期的芯片調(diào)試等等，給客戶更好的體驗(yàn)，以吸引更多的本土客戶?！眲⒑门笳f。

同樣地，芯耀輝也對(duì)Chiplet表現(xiàn)出極大的興趣。他們也一直積極投入及研究 Chiplet 技術(shù)以解決后摩爾時(shí)代對(duì)芯片新型架構(gòu)的挑戰(zhàn)及國產(chǎn)化落地，推動(dòng)國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)和應(yīng)用在 Chiplet 領(lǐng)域方向的進(jìn)一步拓展。同時(shí)，芯耀輝緊跟 Chiplet 上的國際先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)應(yīng)用，積極參與全球通用芯片互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的制定與推進(jìn)，結(jié)合中國市場(chǎng)應(yīng)用特點(diǎn)，推動(dòng)中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)儲(chǔ)備和應(yīng)用，為 Chiplet 芯片國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

如果說上述廠商是國產(chǎn)IP市場(chǎng)的后起之秀，那么成立于2006年的芯動(dòng)科技則可以稱得上是行業(yè)先驅(qū)。據(jù)芯動(dòng)科技VP/技術(shù)總監(jiān)高專介紹，在過去16年里，芯動(dòng)一直專注于高速接口IP研發(fā)，目前可以提供全球各大工藝廠從55納米到5納米全套IP核和ASIC定制解決方案，尤其是中國唯一獲全球兩大5納米工藝線認(rèn)證的IP提供商。國內(nèi)外有很多知名芯片設(shè)計(jì)公司，都使用過芯動(dòng)科技的IP技術(shù)，其中不乏AMD、微軟、高通這樣的國際巨頭。

芯動(dòng)科技VP/技術(shù)總監(jiān)高專

具體到Chiplet技術(shù)，芯動(dòng)不僅全國率先發(fā)布物理層兼容UCIe的Chiplet IP，也是國內(nèi)首批加入U(xiǎn)Cle聯(lián)盟的廠商之一。高專透露，芯動(dòng)從兩三年前開始就在做Chiplet互聯(lián)接口的研發(fā)，其設(shè)計(jì)思路和今年推出的UCIe不謀而合，這也是芯動(dòng)能在UCle標(biāo)準(zhǔn)推出后不到三周，就推出物理層兼容UCIe國際標(biāo)準(zhǔn)的自主研發(fā)IP解決方案-Innolink? Chiplet的原因。這是國內(nèi)首套跨工藝、跨封裝的Chiplet連接解決方案，支持Interposer、Substrate和PCB等3種互聯(lián)方式，且已在先進(jìn)工藝上量產(chǎn)驗(yàn)證成功，儼然成為全球Chiplet市場(chǎng)的一顆亮眼新星。目前，該方案不僅用在了風(fēng)華1號(hào)數(shù)據(jù)中心GPU上，實(shí)現(xiàn)性能翻倍，還被授權(quán)給了眾多合作伙伴和客戶?！拔覀兿Ｍ緞?dòng)的IP，可以幫助更多國內(nèi)外客戶，做出更有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品?！备邔１硎?。

問渠那得清如許，為有源頭活水來。能在Chiplet這類最前沿技術(shù)上發(fā)展如此迅速，與芯動(dòng)科技掌握的高速接口IP和全流程定制經(jīng)驗(yàn)密不可分，諸如高性能DDRn系列IP、32/56/64G  SerDes等世界前沿的核心技術(shù)以及高速信號(hào)完整性分析、先進(jìn)工藝封裝、測(cè)試方法等等，均經(jīng)過大量客戶需求落地和量產(chǎn)驗(yàn)證迭代，累計(jì)先進(jìn)工藝流片200次，高端IP授權(quán)出貨超60億顆。值得一提的是，芯動(dòng)的全系高端DDR存儲(chǔ)接口解決方案達(dá)到了全球頂尖水平，不僅率先開發(fā)量產(chǎn)了全球最快的LPDDR5/5X/DDR5 IP（10Gbps），還首發(fā)了全球速度最高的GDDR6/6X COMBO IP（PAM4-21Gbps)，并且一站式覆蓋DDR5/4、LPDDR5/4、HBM3.0/2E等PHY和控制器IP。

成立于2015年的芯啟源方面，據(jù)該公司的EDA&IP銷售總經(jīng)理裘燁敏介紹，芯啟源在IP方面主要在聚焦于USB IP contorller。官方資料則指出，芯啟源提供的USB 3.x和USB 2.0控制器通過了USB-IF國際認(rèn)證，降低了因未嚴(yán)格遵守協(xié)議規(guī)范而導(dǎo)致USB設(shè)備無法正常兼容的風(fēng)險(xiǎn)。芯啟源的USB控制器采用新的架構(gòu)，完整地實(shí)現(xiàn)了USB的功能，具有靈活的可配置性，并在面積和功耗上做了較大優(yōu)化。

芯啟源EDA&IP銷售總經(jīng)理裘燁敏

值得一提的是，正是因?yàn)閾碛羞@些領(lǐng)先的技術(shù)和產(chǎn)品，再加上他們?cè)诙ㄖ苹约胺?wù)方面的能力，讓芯啟源在IP市場(chǎng)的份額穩(wěn)步提升。也是因?yàn)榧夹g(shù)團(tuán)隊(duì)的深厚積累，讓芯啟源在布局IP的同時(shí)，還能在EDA以及現(xiàn)在熱門的DPU領(lǐng)域，都占有了一席之地。

我們必須強(qiáng)調(diào)的是，上述談到的廠商只是本土IP領(lǐng)域的幾個(gè)典型代表。其實(shí)在國內(nèi)外需求的推動(dòng)下，本土IP產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

在IPnest看來，到 2026 年，整個(gè)IP市場(chǎng)將增長(zhǎng)到為 110億美元，未來幾年（2021 年至 2026 年）的復(fù)合年增長(zhǎng)率也將高達(dá) 15%。在這種需求推動(dòng)下，擁有天時(shí)、地理和人和優(yōu)勢(shì)的國產(chǎn)IP廠商，必然能夠在容量巨大的本土市場(chǎng)尋找到一席之地。

誰會(huì)成為最后的勝利者？這就需要看他們誰能運(yùn)籌帷幄，決勝于千里之外了。