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　　市场下行细分需求凸显，“中国芯”背后的IP力量

　　安全观察家 发布时间：2022-07-08 16:31:46

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　　今年第二季度以来，由于消费市场带动能力不足，以及防控、通货膨胀等因素的影响，半导体两年以来供不应求的高增长态势有所收敛，甚至出现了芯片企业砍单的杂音。在这种形势下，如何培养对抗周期波动的竞争力，再次成为半导体企业面临的共同问题。更具创新性、更有差异化的产品无疑是帮助企业立足市场的利器。芯片设计不仅是半导体定义产品和功能的环节，更是半导体产品创新能力和差异性的集中体现。

　　这种寻求差异化竞争空间的紧迫性，让芯片IP产业得到了空前的重视。IP作为可重复使用、具有特定功能的模块，避免了设计人员的重复劳动，让他们可以把更多精力投入差异化能力的开发，从而提升抵御市场风险的核心竞争力。

　　芯片行业的IP是指什么？

　　芯片行业中所说的IP，一般也称为IP核。IP核是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。该电路模块设计可以应用在包含该电路模块的其他芯片设计项目中，从而减少设计工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。

　　该电路模块的成熟设计凝聚着设计者的智慧，体现了设计者的知识产权，因此，芯片行业就用IP核（Intellectual Property Core）来表示这种电路模块的成熟设计。IP核也可以理解为芯片设计的中间构件。

　　一般说来，一个复杂的芯片是由芯片设计者自主设计的电路部分和多个外购的IP核连接构成的。如图2所示，要设计这样结构的一款芯片，设计公司可以外购芯片中所有的IP核（不同颜色模块），仅设计芯片中自己有创意的、自主设计的部分（用绿色表示），并把各部分连接起来。

　　芯片设计过程就像系统电路板开发过程一样，是用已有的、成熟的IP核（或者芯片）进行布局、摆放和信号连接的过程，这种过程可以称为对IP核（或者芯片）的复用。不同的是，系统电路板上除了芯片和连接线之外，系统开发者很少自主开发自己的芯片。

　　而在芯片设计过程中，芯片上除了采用外购的IP核之外，一般说来，芯片设计者还要设计一部分自己的电路，并完成各部分之间的信号连线，还要对整个芯片的功能、性能进行制造前的反复检查和验证。

　　如果以上介绍还显得太过，还可以用拼图画来对芯片设计打比方，可以把芯片抽象地理解成图拼图画。芯片中外购的不同功能的IP核用不同色的图块表示，自主设计的电路部分用绿色图块表示，复杂芯片的设计过程就像要拼好这幅图画一样。

　　所相同的是，用现有的图块（IP核）拼接美丽图画（复杂芯片）。所不同的是，拼图画只要考虑图块的形状，而芯片设计要考量IP核的许多参数和指标，并要把各个IP核和自主设计部分正确连接，保证整个芯片的功能和性能正确无误。

　　IP核被其他芯片设计公司采用，行业内称为IP复用。专门设计相对独立电路功能模块，目的是推广给其他芯片设计公司进行复用，这种设计工作称为IP开发。专门从事IP开发的公司称为IP厂商，或者IP提供商。IP厂商把IP销售给芯片设计公司是一种IP行为。

　　IP 为什么重要？

　　绝大多数SOC 厂商都依赖IP 来设计和生产一款SOC 芯片，做SOC 的过程其本质就是寻找，验证及整合IP 的过程。

　　如果能够找到满足需求的，质量可靠的，验证过的IP 会极大缩短SOC 的开发周期，这个模式在过去几十年已经非常成熟。

　　IP 非常重要，对IP 的选择除了质量因素，价格也是重要的考量。随着用户数越多，这个价格会被分摊掉，相对容易承受。

　　随着芯片复杂度的提高，定制化需求越来越多，IP 产品也有自己的开发和生命周期。

　　是否能够在上市时间和定制化方面更好的满足客户需求，也成为IP 供应商和用户越来越关心的事情。

　　SOC 对IP 的应用模式随着市场需求，芯片复杂度，上市时间和成本的压力一直在发生变化。从SOC 视角看，对IP 的使用可以简单的分为三种情况：

　　1、只为这一个芯片定制的IP，通常发生在企业内部。

　　2、IP的选择来自于IP 平台，成熟的hardening IP。有些企业内部有自己的IP 平台，同时也会选择第三方IP 平台的产品。这类IP 的开发就是为了被大量的用户重复使用以降低成本

　　3、IP的选择来自于IP 平台，但在SOC SPEC 阶段就一起规划IP 开发，为满足用户的schedule，其研发周期几乎与SOC 同步

　　不同的IP 策略选择对于验证和芯片回来后的测试也会有不同的影响。

　　“中国芯”背后的IP力量

　　芯片并不是一个新概念，已经经历了数十年的发展，如今芯片的种类虽然还是以处理器芯片为主流，但一块电路板上用到的其他芯片类型也非常丰富。而每一种芯片设计背后都会牵扯到这样那样的IP，接口IP、DSP IP、RAM IP、控制器IP……

　　统计数据显示，IC的复杂度以每年55%的速率递增，而设计能力每年仅提高21%。因此，一个芯片公司要争做行业，如果不借助IP的力量，难度可想而知。ICDIA上，IP这个词出现在各个公司的演讲和访谈中。

　　上面已经提到，沐曦集成电路的核心团队在GPU方面有较为全面的经验，而创始人陈维良自己在GPU架构IP和产品化方面都有经验。他还提到，一个GPU中行业IP核占用的面积超过了80%，自主GPU也是从IP设计开始。这是IP和国产GPU的结合。

　　芯耀辉科技则是国内专注于IP研发的公司。芯耀辉科技CTO李孟璋提到，IP自身复杂度越来越高，需要全方位的验证，芯片级验证、系统级验证、可靠性验证和兼容性验证等需要IP团队耗费巨大的心力。这其中也蕴含着各种创新，IP和封装技术结合而来的先进封装，IP和EDA结合的智能化和自动化等。这是国产IP厂商的思考。

　　芯动科技是IP和芯片定制服务商。芯动科技技术总监高专谈到，IP本身的市场总值并不大，大概只有数十亿美元的份额，但IP却能够撬动数千亿的半导体市场。他认为，IP设计需要承担设计风险和先进制程两个方面的压力，IP设计要紧跟新标准和新工艺。芯动科技一直都关注接口IP的发展，目前已经有50亿颗IP核应用在客户的芯片中。这是国产IP厂商展示出的竞争力。

　　在这里还是要再一次提到芯来科技，是国内家专注做RISC-V处理器IP以及相应解决方案的公司。从2018年的零到如今的全系列IP解决方案，芯来科技所有的处理器IP都是可配置的，能够去对标Arm公司类似的产品。这也是国产IP厂商展现出来的竞争力。

　　而国内还有很多像行芯科技一样做EDA工具的，在这个领域设计IP或者结合IP都是不可避免的。因此，我们讲“中国芯”发展要注重研发，有一个很关键的点就是，在各个国产芯片公司内部，核心团队需要有人在IP方面是擅长的。

　　IP为王，实现更多创新

　　在5G时代，新应用、新产品将层出不穷，需求更多且更加个性化，而芯片也要以更快的速度生产以保证新产品的上市。

　　比如现今的芯片厂商都在开发5G SoC，以便快速适应5G技术，并将产品及时投放到市场。因此需要考虑采用新工艺的芯片成本、功耗、温度、算力多少，能否快速上市等问题，而IP核的强大之处就在于这些它都帮你验证好了。

　　一直以来，由于技术壁垒和商业壁垒较高，先进工艺芯片IP产品鲜有国内企业涉猎。作为集成电路产业的关键环节，IP产品的全新突破将有利于国内芯片产业生态的健全与完善。

　　我们需要通过源头技术创新，打造先进工艺的芯片IP产品，以新技术赋能产业，不断驱动IC行业的发展和进步。

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　　来源：贤集网

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