[原创] 国产半导体IP迎来转机
2021-07-13
14:00:49
来源: 半导体行业观察
随着PC向手机产业迈进，集成电路技术不断升级，芯片设计复杂程度提升，研发资源和成本持续增加，促使全球半导体产业分工不断细化，IP产业应运而生。
IP是指在集成电路设计中那些已验证、可复用、具有某种确定功能和自主知识产权功能的设计模块，可以移植到不同的半导体工艺中。芯片公司可以通过购买这样的IP，实现某个特定功能，这种类似“搭积木”的开发模式大大缩短了芯片的开发周期，节约设计成本，在降低芯片设计难度的同时提高了其性能和可靠性。
从全球IP市场来看，据IBS预计，全球半导体IP市场将从2018年的46亿美元增至2027年的101亿美元，增长率高达120%，年均复合增速达9.13％。另一边，中国已经成为了全球最大的半导体消费市场，且需求增速持续旺盛。面对巨大需求，当前国产集成电路的供给严重不足。据中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基表示，2020年国产半导体自给率不足15%，对于进口依赖程度依然较高。
因此，在市场空间与发展现状的双重因素下，IP国产化需求迫切。
在此背景下，以“合作创芯 生态共赢”为主题的“2021国产IP和定制芯片生态大会”于7月6日在上海隆重召开。本次大会由中国高端IP和芯片定制领军企业——芯动科技主办，是国内首个聚焦半导体IP技术和产品合作的行业生态大会。
大会汇集了上千位行业专家和企业代表，从IP、EDA、设计服务、晶圆代工、封装测试、整机、云计算等上下游各环节进行了讨论分享，共探IP产业发展新路径。
活动期间，芯动科技有限公司总裁敖海带来了《从设计到量产，国产一站式IP和定制服务赋能高端芯片国产化》的主题分享，展示了芯动科技在关键IP技术上对标海外巨头，并在某些高性能IP上实现超越，通过芯动15年耕耘和覆盖全球6大代工厂先进工艺的全套高速IP核和ASIC定制能力现身说法，彰显了国产自主核心技术的创新成果和赋能作用。
采访环节，敖海向半导体行业观察在内的媒体介绍了公司在Memory接口和Chiplet接口上的优势和布局。他表示：“无论是Memory还是Chiplet，从量产和持续开发能力到最高水平的角度来说，目前芯动科技在全球范围内都是拿得出手的。”同时，芯动科技在Chiplet方面在推中国的标准——INNOLINK CHIPLET，这是一个类似于非常具有多精力的拼接算力能力的一个比较灵活的模式，目前有很多客户在采用，包括我们自己的GPU也在用。
对于Chiplet，随着集成电路技术的不断发展，芯片设计的复杂度不断提升，不同功能的IP（如CPU、存储器、模拟接口等）可灵活选择不同的工艺分别进行生产，从而可以灵活平衡计算性能与成本，实现功能模块的最优配合而不必受限于晶圆厂工艺。同时，Chiplet作为能够提升IP模块经济性和复用性的新技术，其发展为IP供应商拓展了商业灵活性和发展空间。
根据Omdia数据，2018年全球Chiplet市场规模为6.45亿美元，预计2024年市场规模可达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。Chiplet正在为IP行业带来新的想象力
峰会上，芯动科技高速并口技术总监高专还分享了《高性能DDR系列 IP技术全解析》相关内容，介绍了DQ从4Gbps到24Gbps的演进，展示了目前全球唯一的最高水平GDDR6/6X IP技术，以及国内唯一的HBM2e/3和DDR5/LPDDR5系列技术。同时，芯动科技串口技术总监陈连康也带来了一系列32/56/112G多标准协议SerDes解决方案的深度解读，分享了对标国际前沿的USB、服务器PCIe5/4、SATA、RapidIO、HDMI高清传输技术等众多国产领先技术。
不难分析，随着当前行业变化与趋势，目前以智能手机为代表的消费电子行业逐渐达到顶峰，IP销售的新增长动力正在转向以数据为中心的应用，更高速的接口协议应运而生，接口IP市场得到快速发展。
据IPnest数据，接口IP市场预计将在未来五年内保持较高的增长率，到2025年将达到18亿美元。报告也指出，接口IP的增长动力主要来自以数据为中心的应用、hyperscalar、数据中心、存储、有线和无线网络以及新兴的人工智能的需求。所有这些应用都需要越来越高的带宽来满足数据交换的需求，从而推动PCIe、以太网、SerDes和内存控制器IP等接口协议的增长。
接口IP将成为接下来具有较大发展潜力的IP品类，芯动科技正在以优势迎合机遇。
如何确保各种IP快速集成、产品快速量产面市，是很多芯片企业的共性痛点。因此，IP的竞争绝不仅仅是技术的比拼，还是可靠性、差异化服务的比拼。所以，对芯片企业而言，选择工艺经验丰富、贴近客户需求、定制能力强、商务模式灵活且能兜底风险的IP厂商，成为了实现芯片差异化竞争优势的关键环节。这也正是本土IP厂商弯道超车的优势所在。
以芯动科技独有的一站式IP和芯片定制服务为例，覆盖6大代工厂从0.18微米到5纳米工艺节点，可根据客户应用场景进行PPA优化，能够做到一步到位交钥匙快速集成，为国产芯片实现高可靠性、高性价比、低BOM成本、信息安全提供了可能。
芯动科技IP在满足国际通用标准的同时，还可根据客户应用场景进行面积、功耗等PPA优化，一步到位交钥匙快速集成，全程为客户产品成功保驾护航，实现芯片差异化竞争优势。
敖海表示，芯动科技在这个过程中不停尝试，不断和客户进行合作，在贴近客户市场需求的过程中，一点点打磨出差异化的竞争力。国外的IP巨头公司往往不愿意帮助客户打造差异化竞争力，他们想把标准产品到处卖，加之他们的很多技术来自于收购的小公司，收购后小公司人员流失，IP巨头也不敢改，表现得保守。但我们愿意去做，尽管两三个客户做一年下来赚不到钱，但这个过程同时打磨了我们的技术，并且会不断地去扩展和延伸这方面的能力。使我们在某些领域更具备竞争力。我们十年来吃过的苦头、踩过的坑，成为了其他企业不能用金钱来弥补的时间和经验上的积累。
另一方面，IP公司的竞争力，除了各家技术和服务上的独特性，最终还是要看建立生态的能力。Arm之所以能够成为移动时代王者的核心因素，除了CPU和GPU架构等核心IP外，还在于联合合作伙伴建立了IP-芯片-应用的一体化生态，从而形成了高壁垒。
IP需要长期的技术积累，需要持续的研发投入，同时也考验企业的商业策略和能力。我国的半导体IP份额比重较低，IP公司之间的竞争除了各家技术上的独特性，更为重要的是能否建立起一种生态的能力，建立的上下游生态体系。
这也是本次大会的目标和价值所在。本次活动现场设置了十多个展示和洽谈区，众多嘉宾带着实际需求与参展企业进行了一站式对接IP、设计服务、晶圆代工和封测服务等合作洽谈，促成了上下游之间产业资源的沟通和商务合作的推进。
敖海表示：“我们做IP的时候，发现很多人不了解国内IP，还是觉得只有国外巨头可以信任。我们对比国外巨头很大的弱势就是我们做的市场能力或者市场宣传不够多，召开本次峰会一方面是让行业更了解我们，不是从推流的角度，是从商业合作的角度让大家知道芯动是一个选择；二是我们想让更多的国产IP，包括国产的EDA工具商，包括邀请了很多人来参展，我们希望上下游产业链可以有更多的合作，搭建完备的生态，这一点既利我，也利他。”
与此同时，随着先进制程的演进，线宽的缩小使得芯片中晶体管数量大幅提升，设计变得日益复杂，集成电路设计步入SoC时代，单颗芯片中可集成的IP数量大幅增加。根据IBS报告，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5nm时，可集成的IP数量超过200个。单颗芯片可集成IP数量增多为更多IP在SoC中实现可复用提供新的空间，为了加快产品上市时间，以IP复用、软硬件协同设计和超深亚微米/纳米级设计为技术支撑的SoC已成为当今超大规模集成电路的主流方向。当前国际上绝大部分SoC都是基于多种不同IP组合进行设计的，IP在集成电路设计与开发工作中已是不可或缺的要素，推动了半导体IP市场进一步发展。
在先进工艺SoC挑战IP极限、整体产能紧缺的今天，芯动科技有限公司SoC体系架构师、定制芯片负责人何颖在会上分享了《高性能计算SoC系统架构和IP集成的挑战和解决方案》，阐述了如何确保各种IP快速集成、产品快速量产，如何跨越鸿沟，从设计到量产，通过一站式定制服务、各大代工渠道，解决“有设计拿不到产能”或“有市场搞不定设计”的痛点问题。
“芯动应该就是芯动的标签，芯动在混合电路IP领域是做的比较先进的，特别在中国是NO.1的，所以我们首先是IP公司。另外，在未来我们可以是中国的英伟达，因为我们在定制GPU领域上也开了一条路。”对于芯动科技的定位，敖海这样说道。
从芯动科技业务模式来看，主要是半导体IP授权和芯片定制服务。半导体IP授权是指向客户单独提供IP授权业务，将集成电路设计时所需用到的经过验证、可重复使用且具备特定功能的模块授权给客户使用，并提供相应的配套软件；一站式芯片定制服务，是指向客户提供平台化的芯片定制方案，充分利用半导体IP资源和研发能力，满足不同客户的芯片定制需求，帮助客户降低涉及风险，缩短设计周期。目前，芯动科技在定制GPU领域上已经开始布局。
芯动科技GPU营销副总陈祖文向笔者介绍了芯动在GPU领域的发展历程和强劲实力。“我们现在做的GPU和一般公司的GPU不太一样，一般公司做的GPU基本上只是桌面GPU，就只是单一设备在使用的渲染显示。芯动GPU卡是给服务器应用的，一张卡可以跑到32路的用户。在多用户路数显示的情况下，还有带宽、资料处理、编解码都要同步的，这里面复杂度是非常高的。” 他表示，目前芯动GPU更多专注在渲染和AI方面，但是并非不能实现训练、学习等功能，在软硬件方面，芯动在技术上完全可以实现，只是现在不把精力放在那里，现在主要是把最难的事情做好。
对于芯片定制服务，敖海认为，定制GPU一旦出来之后，会有更多的客户来找我们定制GPU，这对我们的IP将是一个互补促进作用。综合来看，一方面，芯动科技未来要把IP进一步扩大份额，同时在市场份额扩大过程中增加销售、宣传，增加典型的案例；另一方面，会在高性能计算会不断地发展，针对该领域不断提供我们的解决方案，可能是IP，可能是定制，可能是类似于某些服务。
能够看到，芯动科技不设框架，根据市场和客户需求以灵活方式不断探索适合自身的商业发展路径，在继续打造芯动和成为中国英伟达的路上低调向前。
本次大会还聚集20余位各领域领军企业代表以及科研院所专家围绕高性能DDRn IP、高性能SerDes IP、高性能RISC-V、GPU和多媒体IP、汽车电子IP、芯片设计与定制合作、代工与封测、5G等专题内容进行了演讲分享和圆桌讨论。
首次系统地展现了国产IP高可靠性、高安全性、工艺多元化的特点，使行业进一步认识到优秀的国产IP质量不输于人，进一步发挥了国产IP在中国自主产业化方面的重要作用，有利于解决芯片企业从设计到制造的系列困难，对打通产业链上下游的资源渠道、加强供需双方企业之间的相互合作意义重大。
在技术革新和市场环境的驱动下，本土IP厂商正在迎来新时代。
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