一文讀懂 | 半導(dǎo)體行業(yè)說的IP是什么？
在當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，集成電路（IC）設(shè)計(jì)的復(fù)雜度持續(xù)攀升，這不僅對(duì)縮短產(chǎn)品上市周期提出了更高要求，也對(duì)提升設(shè)計(jì)性能構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）管理作為優(yōu)化設(shè)計(jì)流程、加速創(chuàng)新步伐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正日益成為推動(dòng)技術(shù)革新與增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素。
通過高效管理和利用高質(zhì)量的IP核資源，企業(yè)能夠顯著加快產(chǎn)品研發(fā)速度，同時(shí)確保產(chǎn)品的高性能與可靠性，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。
- 半導(dǎo)體IP：現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)的核心
半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（Semiconductor Intellectual Property）通常稱為“IP核”或“IP模塊”，是指已經(jīng)通過驗(yàn)證、可重復(fù)利用的、具有某種確定功能的集成電路模塊。在集成電路行業(yè)中，半導(dǎo)體IP處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游，是芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分及核心要素，對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新具有重要作用。
隨著芯片集成技術(shù)及制程技術(shù)的不斷進(jìn)步，芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度顯著增加，產(chǎn)業(yè)分工呈現(xiàn)出專業(yè)化、精細(xì)化的趨勢(shì)，因此，專門提供半導(dǎo)體IP服務(wù)的獨(dú)立供應(yīng)商應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前，大多數(shù)芯片制造商采用外購(gòu)部分IP與自主設(shè)計(jì)部分IP相結(jié)合的方式，通過在設(shè)計(jì)過程中集成已驗(yàn)證的IP，大大降低芯片設(shè)計(jì)難度、縮短開發(fā)周期并提升芯片性能。
根據(jù)交付方式的不同，半導(dǎo)體IP可以分為軟核、固核和硬核。軟核主要以寄存器傳輸級(jí)（RTL）源代碼的形式交付；固核則以門級(jí)網(wǎng)表的形式提供；硬核則以版圖形式存在。
半導(dǎo)體IP還可以按照關(guān)鍵功能進(jìn)行分類，以便于有效地發(fā)現(xiàn)和選擇，這些類別包括處理器IP、接口IP、其他物理IP、其他數(shù)字IP。其中處理器IP是半導(dǎo)體IP中最大市場(chǎng)規(guī)模的子類，主要涵蓋CPU、GPU、NPU、VPU、DSP、ISP等6類產(chǎn)品；接口IP是SoC的基本功能模塊之一，品類較多，主要包括SerDes、USB、DDR、PCIe、MIPI、SATA等；其他物理IP則包含了通用模擬IP、數(shù)模混合IP、eNVM IP、內(nèi)存編譯器IP、射頻IP等類別。
通過這種分類和管理方式，半導(dǎo)體IP不僅加速了設(shè)計(jì)流程，還推動(dòng)了技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，成為現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)不可或缺的一部分。
- 半導(dǎo)體IP：在現(xiàn)代芯片設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)
1、加速上市時(shí)間：半導(dǎo)體IP模塊通過提供預(yù)先設(shè)計(jì)并經(jīng)過驗(yàn)證的功能單元，顯著縮短了開發(fā)周期。這種現(xiàn)成的解決方案免去了從零開始構(gòu)建特定組件的需求，從而極大地加快了整體芯片的設(shè)計(jì)流程，并有助于企業(yè)更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，獲得寶貴的時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2、成本效益：自主研發(fā)全新的集成電路不僅耗時(shí)而且成本高昂，涉及到復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)與高昂的研發(fā)投入。相比之下，采用第三方提供的成熟IP核能夠有效降低項(xiàng)目開支，因?yàn)樗试S公司直接復(fù)用或授權(quán)已有的高質(zhì)量設(shè)計(jì)成果，而非重新發(fā)明，進(jìn)而大幅減少了資金和人力資源的消耗。
3、性能優(yōu)化：優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體IP核心通常針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了深度優(yōu)化，在性能指標(biāo)如速度、功耗等方面表現(xiàn)優(yōu)異。集成這些經(jīng)過精細(xì)調(diào)校的模塊于自身架構(gòu)之中，可以使最終產(chǎn)品的效能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，同時(shí)也能更好地滿足目標(biāo)市場(chǎng)的具體需求。
4、提升設(shè)計(jì)質(zhì)量和可靠性：市面上流通的專業(yè)級(jí)IP已經(jīng)歷過嚴(yán)格的測(cè)試驗(yàn)證過程，確保其穩(wěn)定性和兼容性均達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，選擇使用這類可靠的IP資源進(jìn)行開發(fā)，可以幫助工程師們規(guī)避潛在的設(shè)計(jì)缺陷，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)健性，并且還能夠借鑒領(lǐng)先供應(yīng)商積累下來的豐富經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐。
5、接入前沿科技：頂尖的IP供應(yīng)商往往處于技術(shù)革新的最前線，持續(xù)推出集成了最新研究成果和技術(shù)突破的新一代IP解決方案。通過緊密跟蹤并與之合作，芯片制造商不僅可以及時(shí)獲取到最新的功能特性，還能確保自己始終站在技術(shù)創(chuàng)新的潮頭浪尖上，不斷推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。
- 半導(dǎo)體IP：競(jìng)爭(zhēng)格局
IP行業(yè)于90年代開始快速發(fā)展，行業(yè)主要玩家?guī)捉?jīng)更迭，現(xiàn)格局市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局漸穩(wěn)，行業(yè)高度集中，CR3與CR10分別高達(dá)66.2%和79.3%。但由于IP核的定制化特性，規(guī)模小的公司獲得部分細(xì)分市場(chǎng)的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)及應(yīng)用后，快馬加鞭也能在市場(chǎng)占得一席之地，保證其正常的運(yùn)營(yíng)能力和持續(xù)的盈利能力。
自2020年來，前十大廠商均未發(fā)生變化，其中，ARM、Synopsys、Cadence、Imagination Technologies過去幾年始終位居行業(yè)前四，僅有Alphawave憑借接口IP的強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn)從行業(yè)第8升至行業(yè)第5。
從企業(yè)所屬國(guó)家來看，IP行業(yè)市場(chǎng)份額高度集中于海外，前十大IP廠商里美國(guó)企業(yè)占據(jù)半數(shù)，中國(guó)代表企業(yè)較少，僅排名第7的芯原股份與排名第9的力旺電子為中國(guó)廠商，且市場(chǎng)份額相對(duì)較低，IP國(guó)產(chǎn)化需求十分迫切。
不過，隨著更多芯片設(shè)計(jì)公司及晶圓代工廠支持國(guó)產(chǎn)IP，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IP產(chǎn)業(yè)有望抓住窗口期，快速步入技術(shù)及生態(tài)的正向循環(huán)。
- 中國(guó)半導(dǎo)體IP：未來發(fā)展趨勢(shì)
展望未來，中國(guó)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)呈現(xiàn)出三大趨勢(shì)，具體來看：
1、本土市場(chǎng)成為核心增量來源：半導(dǎo)體IP與下游芯片設(shè)計(jì)市場(chǎng)緊密相連。通常情況下，下游市場(chǎng)的成熟度越高，上游IP的集中趨勢(shì)越明顯，新興IP廠商在這些市場(chǎng)中的選擇會(huì)更加謹(jǐn)慎。因此，對(duì)于正在崛起的中國(guó)半導(dǎo)體IP企業(yè)而言，相較于海外市場(chǎng)，本土市場(chǎng)將成為其主要的增長(zhǎng)來源。
2、產(chǎn)品品類的需求結(jié)構(gòu)加速變遷：在處理器IP領(lǐng)域，隨著國(guó)產(chǎn)處理器廠商的崛起，本土市場(chǎng)對(duì)國(guó)產(chǎn)IP的需求正從端側(cè)的信息安全和邊緣側(cè)的汽車功能安全轉(zhuǎn)向高性能計(jì)算方向，市場(chǎng)對(duì)更高性能處理器IP的需求日益增長(zhǎng)。在接口IP方面，在Chiplet架構(gòu)、數(shù)據(jù)中心和人工智能的推動(dòng)下，DDR IP、D2D IP以及高速SerDes接口IP的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)了相關(guān)接口協(xié)議及IP產(chǎn)品的加速開發(fā)。面對(duì)這一趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要支持更高代際接口協(xié)議、覆蓋更先進(jìn)工藝制程的IP產(chǎn)品。
3、產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)動(dòng)力趨向四大終端應(yīng)用市場(chǎng)：以物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、智能汽車和人工智能為代表的終端應(yīng)用市場(chǎng)，在可預(yù)見的未來內(nèi)發(fā)展前景明確，將成為半導(dǎo)體IP產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)引擎，并對(duì)IP產(chǎn)品提出新的需求。
- 物聯(lián)網(wǎng)：到2026年，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2640億元，成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，并為國(guó)內(nèi)芯片帶來巨大的市場(chǎng)需求。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化和需求碎片化特征，相關(guān)芯片的需求差異化趨勢(shì)愈發(fā)明顯，定制化需求占總需求的比例超過80%，成為IP廠商的重要收入來源。
- 數(shù)據(jù)中心：隨著數(shù)據(jù)中心對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信速度和性能要求的不斷提高，高速SerDes接口IP在相關(guān)技術(shù)演進(jìn)中扮演著關(guān)鍵角色。
- 人工智能：人工智能的普及以及對(duì)算力需求的激增，也推動(dòng)了互聯(lián)IP的需求，并促進(jìn)了高性能、低功耗IP的需求持續(xù)增長(zhǎng)。
- 汽車電子：自動(dòng)駕駛汽車和電動(dòng)汽車的興起需要汽車電子領(lǐng)域的專門 IP。
綜上所述，中國(guó)半導(dǎo)體IP市場(chǎng)在未來將迎來一系列重要變化，本土市場(chǎng)將成為主要增長(zhǎng)點(diǎn)，產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)將持續(xù)優(yōu)化，而四大終端應(yīng)用市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展將為IP產(chǎn)業(yè)注入新的動(dòng)力。
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