[原创] 中国芯最薄弱的一环：IP困局如何破？

2018-05-15 14:00:02 来源: 官方微信

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中兴事件爆发以后，国内半导体产业掀起了一股反思潮。无论是行业亲历者、资深专家甚至情感博主，都针对“中国缺芯”现状发表了洋洋洒洒的评论。辜勿论文章立论的对错，这种“全民谈芯”的境况，让很多业内人士高呼，中国半导体的时代终于要来临了。

但据半导体行业观察（ID:ICBANK）观察得知，大家讨论的热点基本都是围绕着芯片、设备、制造和封测等多个方面，对于芯片上游非常重要的IP产业，反而关注不多。但其实这方面才是国内最需重视的一部分。因为没有IP，基本就没有芯片。但国内在这方面的积累却非常薄弱。

IP市场虽小，但非常重要

所谓IP（Intellectual Property），是指在半导体集成电路设计中那些可以重复使用的、具有自主知识产权功能的设计模块，随着芯片集成技术的进步和市场需求特点的变化，IP在集成电路设计中的重要性日益得到凸现，越来越多的集成电路设计以半导体设计IP为基础进行展开。

根据IPnest的定义，全球的设计IP可分为11个类别，其中处理器IP的市占率高达42.3%，远远领先排名第二的有线接口IP，这些IP是构成现代芯片的关键。

设计IP的类别

从产品特性上看，设计IP的主要应用产品分为三大类别：处理器IP（(CPU + DSP + GPU & ISP)都属于处理器IP）、有线接口IP、物理IP（Physical IP）和其他数字IP，处理器IP主要用于微处理器；有线接口IP顾名思义，就是类似SATA/以太网之类的IP；物理IP主要用于模拟及混合信号、物理接口、存储单元和其他的数字IP， IP-Nest的数据显示，处理器IP是全球最大的IP族群，市占率高达56.4%，虽然较之去年的58.3%有所下降，但不影响它的主导地位；紧随其后的是有线接口IP，市占率也有20.5%，总值7.25亿美元，较之去年有20%的增长；至于物理IP，市占率也有16.3%。

不同类别IP的市占率

过去几年，得益于IC产业的发展，设计IP的销售额也水涨船高。IP nest的数据显示，全球IP产业2017年贡献了35.96亿美元的营收，较之2016年上涨了12.4%。作为对比，10年前的IP销售额约为19亿美元。虽然较之整个芯片4000亿的销售额，这个数字有点寒酸，但如果少了这些IP，现在的大部分芯片不能运行。

例如我们熟悉的Arm就是一个IP供应商，他们提供的Coterx系列和Mali系列IP，就是现在做MCU和移动处理器的关键组成。可以把他们看做芯片运行的骨架。可以说没有这些IP供应商，就没有现在的芯片产业。

十大国外供应商贡献84.6%份额

和很多半导体产业一样，设计IP同样是一个被高度垄断的市场。据IP nest的数据显示，Arm已经连续多年霸占全球最大的设计IP供应商，且IP供应逐渐向前十聚拢。Gartner数据显示，2007年，全球前十IP供应商的市场总份额只有70%，Arm的份额也只有33%。

2007年全球前十的设计IP供应商

但到了2017年，Arm的市占率已经高达46.2%，排名第二的Synopsy份额也高达14.7%，另外很多之前存在的公司已经逐渐跌出了名单（或被收购或者直接消失了），全球前十IP供应商则占领了高达84.6%的市场份额，市场高度垄断。

2017年全球设计IP供应商排名

在这些厂商中，Arm是CPU、GPU、VPU和DPU等产品的供应商，尤其是其CPU和GPU，在移动市场和嵌入式市场有很强大的影响力；排名第二的Synopsy是一家EDA厂商，他们同时也是有线接口IP的主要供应商。IPnest的数据显示，他们的市占率高达45%，在物理IP方面他们也有35%的份额。

排名第三的博通通过并购LSI和Avago，也获得了不少的IP，且在今年的排名中超过Imagination，成为全球第三的IP供应商；Imagination则不用说，在几年前收购了MIPS之后，他们建立了GPU和CPU产品线的巨大影响力。但在去年，他们选择将GPU和CPU业务拆分，这次拆分势必会影响明年的设计IP供应商格局。

位列榜单第五的Cadence和Synopsy同样，都是EDA供应商。在产品方面，他们除了提供DSP IP Tensilica之外，还提供模拟物理IP、接口IP和验证IP等产品。Ceva则是一个专业的DSP供应商。另外还有5G NR IP和NB-IoT IP等一系列产品，现在甚至还提供了AI处理器IP NeuPro，进一步增强了他们的市场影响力。

verisilicon则提供了视频、通信和数字处理等IP，另外在收购图芯之后，还提供了GPU的IP选择，搭配他们的设计服务模式，这让他们在现在的芯片时代能够获得更多的优势。被很多企业痛恨的Rambus排名第八，他们是一个专业的DRAM IP设计厂商，他们的DRAM设计尤有其独到的优势所在。。

排名第九的eMemory是全球最大的逻辑制程非挥发性记忆体硅智财厂商。而最一名的Kilopass则是车用、移动、工业、物联网领域反熔丝OTP NVM IP的主要提供商。且在今年一月被Synopsy收购，这又是另外一个故事。

由此可见，前十的厂商已经挖好了一条非常深的IP供应护城河，一般的企业难以跨越。

国产IP尚且不成气候

据半导体行业观察（ID：ICBANK）了解得知，国产IP的产业影响力甚微。知情人士告诉半导体行业观察（ID：ICBANK）记者，现在国内有华大九天、橙科微、IP Goal 和Actt等厂商。其中华大九天提供提供高速接口；橙科微则是Serdes IP供应商；IP Goal则提供包括USB1.1/2.0/3.0/codec/还有其他IO在内的数模混合类IP；ACTT的产品包括了Serdes、物联网、指纹和传感器等方面的低功耗IP。

可以看到，在传统的IP方面，这些本土厂商基本上能提供的都是一些接口IP，其他例如CPU和GPU IP，几乎是零产出。而在国产资本早前收购了Imagination之后，国产从某个程度上算是补上了GPU的IP。

但东方不亮西方亮，国产厂商最近两年在火热的人工智能方面开拓占领了一席之地。以寒武纪为代表的国内厂商在NPU IP方面拥有了不错的影响力；地平线的BPU IP也打响了名头。但是总体来说，国内的IP产业依然是基础薄弱，尤其是CPU方面，更应突破。据半导体行业观察（ID：ICBANK）观察得知，近来海内外开发者欢迎的RISC-V会是中国厂商的一个机会。

中国科学院微电子研究所辛卫华主任在今年三月份举办的Tech Shanghai IC设计论坛上表示，开源IP为IP供应商带来挑战也带来机遇。以RISC-V为例，越来越多的新兴企业和芯片企业加入RISC-V的设计和实现中，必然会对市场上处于垄断地位的MCU IP企业带来挑战。但一个成熟的IP首先要被充分的验证，避免给芯片厂商带来巨大风险；同时还要拥有相对完备的生态系统，降低芯片和系统后期开发的难度和额外成本。

IPnest也在报告中指出，RISC-V正在对Arm的产品构成威胁，至于具体的影响结果，会在今年见到一点。对于高度依赖于Arm的中国芯片厂商来说，这也真的是一个自主CPU IP的机会。但正如前面所说，需要面临的挑战不小。

IPnest根据各种协议进行了非常全面的分析，包括该细分市场上活跃的IP供应商、IP供应商的排名和竞争力分析。

调查发现，一家IP供应商总是可以找到一个利基市场，它不一定成为该市场上的领导者，也能很好地发展业务，对国产IP从业者来说，这算是一个不错的消息。IPnest还分析了各个细分市场的趋势，以预测未来会在哪些新应用中采用某个特定协议，这会是IP供应商寻找未来机会的参考。在他们看来，汽车方向会有很大的机会。

对于如何发展IP，半导体IP平台与设计服务业者Mobiveil首席执行官Ravi Thummarukudy也有他的看法。他表示，要将IP提供给市场需要成本，而且该成本是一旦客户取得授权并开始将之整合到SoC，为了替该IP提供支持的经常性支出。将RTL设计放进SoC中，所遭遇的挑战比将封装好的IC放进电路板设计还要复杂好几倍，因此IP供应商若不能提供完善的支持与设计服务，很难扩大其授权业务规模。

另外，典型的SoC设计也都包含数个IP功能区块，可能会从多个供应商取得这些功能区块的授权，要整合并进行验证是一大挑战；那就意味着整合数个IP功能区块的次系统(subsystem) IP平台成为必备，能大幅简化SoC整合─。

以上分析和观点，希望对国产IP厂商的发展有一些启示。

文/半导体行业观察李寿鹏

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1587期内容，欢迎关注。