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國內(nèi)半導體IP,產(chǎn)品布局一覽!

2024/02/21
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2023年,為提升國內(nèi)芯片企業(yè)在全球范圍的影響力,促進和記錄國內(nèi)芯片的技術(shù)、市場應用進程,芯師爺特別策劃《2023年硬核芯產(chǎn)業(yè)專題報告》。

在《2023年硬核芯產(chǎn)業(yè)專題報告》中,芯師爺對芯片IP、EDA、MCU、智能芯片、存儲芯片、射頻芯片、功率器件、通訊芯片、電源管理芯片、信號鏈芯片、處理器芯片、傳感器等12類芯片產(chǎn)品領(lǐng)域進行調(diào)研,通過分析各芯片領(lǐng)域技術(shù)概況、市場格局、發(fā)展趨勢、代表企業(yè)、代表產(chǎn)品概述,以及應用方向等,力求展示現(xiàn)階段國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。

本篇為系列專題報告之《國內(nèi)半導體IP產(chǎn)業(yè)加速滲透,多元需求驅(qū)動成長》,內(nèi)容為2023年國內(nèi)半導體IP產(chǎn)業(yè)報告及產(chǎn)品選型參考。以下為報告全文:

中國半導體IP行業(yè)發(fā)展環(huán)境

1.1 行業(yè)定義及所處產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)

半導體IP(Semiconductor Intellectual Property),也稱為“IP核”或“IP模塊”,指已驗證的、可重復利用的、具有某種確定功能的集成電路模塊。在集成電路行業(yè)中,半導體IP處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游,是芯片設計的關(guān)鍵組成部分及核心要素,對全產(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)的進步,芯片設計復雜度迅速攀升,產(chǎn)業(yè)分工呈現(xiàn)出專業(yè)化、精細化的趨勢,專門提供半導體IP服務的獨立供應商應運而生。

目前,芯片廠商大多采用外購部分IP+自主設計部分IP,通過在設計過程中集成已驗證的IP,大大降低芯片設計難度、縮短開發(fā)周期并提升芯片性能。

按交付方式分,半導體IP可分為軟核、固核硬核。其中,軟核主要提交RTL源代碼文件,固核采用門級網(wǎng)表的提交形式,硬核則主要以版圖形式存在。

按產(chǎn)品類型分,半導體IP可分為處理器IP、接口IP、其他物理IP與其他數(shù)字IP。從市場規(guī)模上看,處理器IP是規(guī)模最大的品類(49.5%),主要涵蓋CPU、GPU、NPU、VPU、DSP、ISP等6類產(chǎn)品;第二大的接口IP(24.9%)是增速最快的品類,其中95%為有線接口IP(如PCIe、DDR、D2D、SerDes、USB等),剩余則是無線接口IP(如藍牙、Zigbee、Thread IP等);其他物理IP(16.8%)則包含了通用模擬IP、數(shù)?;旌螴P、eNVM IP、內(nèi)存編譯器IP、射頻IP等類別;其他數(shù)字IP則占8.7%。[1]

半導體IP分類;來源:芯師爺

1.2 常見業(yè)務模式

半導體IP廠商的常見業(yè)務模式分兩種:IP授權(quán)業(yè)務與芯片定制服務。

其中,IP授權(quán)業(yè)務是IP廠商的毛利主要來源,又進一步分為:Licensing(許可,又稱一次性授權(quán))和Royalty(版稅)。在Licensing模式下,廠商按IP授權(quán)次數(shù)向客戶收費,為一次性收入;在Royalty模式下,廠商按搭載IP的芯片量產(chǎn)和銷售數(shù)量向客戶收費,收入依賴于客戶產(chǎn)品的銷量。

芯片定制服務是國內(nèi)IP廠商的營收主要來源,可分為兩類:基于IP的定制化服務,以及一站式芯片定制服務。其中,基于IP的定制化服務指根據(jù)客戶需求對IP產(chǎn)品進行定制化修改,一般作為IP授權(quán)業(yè)務的附加服務或衍生業(yè)務,與海外廠商相比,這是國內(nèi)特有的服務項目;一站式芯片定制服務,則是充分利用半導體IP資源和研發(fā)能力,向客戶提供平臺化的芯片定制方案,具體可分為芯片設計業(yè)務和芯片量產(chǎn)業(yè)務[2],準入門檻相對較高。

芯片定制服務;來源:芯師爺

1.3 國產(chǎn)企業(yè)圖譜

受限于產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段及市場規(guī)模的限制,相較于產(chǎn)業(yè)鏈其他細分賽道,半導體IP廠商數(shù)量較少。據(jù)芯師爺不完全統(tǒng)計,中國半導體IP廠商約有30家。

從地域分布上看,中國半導體IP產(chǎn)業(yè)集群多分布在上海、成都、北京、中國臺灣地區(qū)等省市,其他零星分布在南京、深圳、武漢、合肥、蘇州、杭州等地。

其中,上海主要為處理器IP及接口IP廠商,以芯原股份、翱捷科技、奎芯科技、賽昉科技等為代表,市場度相對較高,產(chǎn)品大多是以設計服務、產(chǎn)業(yè)化需求為拉動;成都主要是模擬IP及射頻IP廠商,以銳成芯微、旋極星源、納能微電子等為代表;

北京主要為處理器IP廠商,以寒武紀、華夏芯、芯來科技為代表,大多萌芽于“自主、可控、安全”的需求驅(qū)動;中國臺灣地區(qū)主要是eNVM IP及接口IP廠商,以力旺電子、智原科技、円星科技等為代表。

國產(chǎn)半導體IP廠商代表企業(yè)圖譜;來源:芯師爺

中國半導體IP行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 行業(yè)競爭格局

半導體IP行業(yè)競爭格局高度集中,2022年CR3占比66.1%,CR10占比80.3%,龍頭企業(yè)地位穩(wěn)固。IPnest數(shù)據(jù)顯示,2022年半導體IP前十大廠商實現(xiàn)營收53.61億美元,同比增長24.6%,市場份額高度集中,達到80.3%,且近三年集中趨勢愈加顯著。

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的強勢表現(xiàn)從行業(yè)第8升至行業(yè)第5。[3]

從企業(yè)所屬國家來看,IP行業(yè)市場份額高度集中于海外,前十大IP廠商里美國企業(yè)占據(jù)半數(shù),中國代表企業(yè)較少,僅排名第7的芯原股份與排名第9的力旺電子為中國廠商,且市場份額相對較低,IP國產(chǎn)化需求十分迫切。

半導體IP市場競爭格局(單位:億美元);來源:IPnest、芯師爺

2.2產(chǎn)品布局及營收情況

由于其他數(shù)字IP無專門廠商,本報告主要針對處理器IP、接口IP、其他物理IP三大品類,分析中國半導體IP廠商的產(chǎn)品布局及營收情況。

處理器IP是海內(nèi)外廠商差距最大的品類,國內(nèi)布局大多集中于細分市場規(guī)模最大的CPU IP領(lǐng)域,盡管Arm依舊處于壟斷地位,但在RISC-V機遇下,國產(chǎn)廠商有望換道超車;其余GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP賽道的布局上,中國IP廠商仍舊相對缺失,亟待突破。

海外及中國代表企業(yè)的處理器IP產(chǎn)品布局情況;來源:企業(yè)調(diào)研、各公司官網(wǎng)/招股書/財報、芯師爺

接口IP方面,國內(nèi)廠商的產(chǎn)品品類相對豐富,應用最多的PCIe IP、DDR IP、D2D IP、SerDes IP、USB IP、MIPI IP、SATA IP、HDMI IP等8大類型基本覆蓋,但在高端品類、產(chǎn)品規(guī)模、制程移植、協(xié)議演進等仍存在較為明顯的差距。

海外及中國代表企業(yè)的接口IP產(chǎn)品布局情況;來源:企業(yè)調(diào)研、各公司官網(wǎng)/招股書/財報、芯師爺

其他物理IP方面,國內(nèi)在通用模擬及數(shù)?;旌螴P布局較多,部分廠商位居全球前三位置;嵌入式非揮發(fā)性存儲器IP(eNVM IP)布局企業(yè)較少,但已有頭部企業(yè)實現(xiàn)突破,并占據(jù)一定的市場份額;內(nèi)存編譯器IP、射頻IP差距較大,但在部分細分領(lǐng)域有實現(xiàn)突破。

海外及中國代表企業(yè)的其他物理IP產(chǎn)品布局情況;來源:企業(yè)調(diào)研、各公司官網(wǎng)/招股書/財報、芯師爺

營收方面,中國廠商與海外龍頭的營收差距相對較大。以2022年為例,除芯原股份、力旺電子、智原科技、翱捷科技等企業(yè)外,國內(nèi)廠商的IP業(yè)務年營收普遍低于人民幣1億元;此外,相較于海外龍頭,中國廠商的版稅收入在營收構(gòu)成中占比較低,大多低于一成水平。

展望2023年IP相關(guān)業(yè)務營收,國內(nèi)企業(yè)大多持樂觀態(tài)度,預計將保持穩(wěn)健增長,平均預期增速達29.16%;其中,國內(nèi)接口IP廠商普遍預計取得高速成長,最高增速預期超160%。隨著新產(chǎn)品的推出及導入量產(chǎn),2023年營收破億元的中國半導體IP廠商數(shù)量預計將實現(xiàn)翻倍。[4]

2.3資本市場現(xiàn)狀

在過去,由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、投資回報時間長,相較于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈其他細分賽道,半導體IP產(chǎn)業(yè)在資本市場可謂是“從未火熱”,受重視程度相對較低,投融資情緒相對保守,上市企業(yè)數(shù)量少,融資渠道較為有限。

據(jù)芯師爺統(tǒng)計,截至2023年10月,已上市的中國半導體IP廠商共5家,分別為:芯原股份、力旺電子、智原科技、円星科技、晶心科技;此外,翱捷科技、國芯科技、寒武紀等3家上市公司,半導體IP也是其業(yè)務的重要組成部分。

走進2023年,雖然半導體產(chǎn)業(yè)周期、投資周期整體處于下行態(tài)勢,但上游的IP受到波動較小。隨著政策、產(chǎn)業(yè)的傾斜趨勢漸近,資本市場投資情緒趨好。

投資標的上,接口IP、RISC-V CPU IP等賽道更受資本青睞;投資側(cè)重上,投資機構(gòu)大多看重IP廠商的行業(yè)優(yōu)勢及對下游技術(shù)輸出的實現(xiàn)價值,而IP廠商則更多傾向于選擇產(chǎn)業(yè)投資。

2.4行業(yè)發(fā)展階段

據(jù)芯師爺調(diào)研,從產(chǎn)業(yè)成熟度來看,業(yè)界普遍認為,中國半導體IP剛剛解決了生存問題,現(xiàn)已度過形成期,即在各類IP領(lǐng)域均有布局,基本能夠提供一套完整的國產(chǎn)IP方案,目前處于發(fā)展前中期。

無法否認的是,現(xiàn)階段,我國絕大部分芯片都建立在海外廠商的IP授權(quán)或架構(gòu)授權(quán)的基礎之上。無論是市場占比,還是產(chǎn)品成熟度及性能等級,亦或生態(tài)完備度,海外龍頭都領(lǐng)先于國內(nèi)廠商。

從現(xiàn)有量級判斷,國內(nèi)芯片設計公司更多傾向于購買海外IP。雖然已有部分企業(yè)在“自主、可控、安全”的趨勢下,逐步采用國產(chǎn)IP產(chǎn)品,但大多基于風險規(guī)避的考量,行業(yè)整體對國產(chǎn)IP的認可度、信賴度仍待進一步提升。

不過,隨著更多芯片設計公司及晶圓代工廠支持國產(chǎn)IP,國內(nèi)半導體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)。

中國半導體IP行業(yè)發(fā)展前景展望

3.1市場趨勢

展望未來,中國半導體IP市場呈現(xiàn)出三大趨勢:一是本土市場成為核心增量來源;二是產(chǎn)品品類的需求結(jié)構(gòu)加速變遷;三是產(chǎn)業(yè)增長動力趨向四大終端應用市場。

3.1.1 本土市場成為核心增量來源

半導體IP與下游芯片設計市場緊密關(guān)聯(lián)。一般來說,下游市場成熟度越高,上游IP的集中趨勢愈加顯著,對新興IP廠商的選擇會更趨謹慎。因此,對于方興未艾的中國半導體IP廠商,相較于海外市場,中國本土市場將成為核心增量來源。

自2016年以來,我國芯片設計公司數(shù)量大幅提升,2015年僅為736家,2022年快速增長到了3,243家[5]。在“自主、可控、安全”的趨勢下,這些新增的初創(chuàng)芯企為國產(chǎn)IP提供了更為廣闊的下游需求。

另一方面,國內(nèi)系統(tǒng)廠商、大型互聯(lián)網(wǎng)公司、云服務提供商、汽車廠商等積極推進自主設計芯片,也進一步拓寬了IP產(chǎn)業(yè)的市場空間。長遠來看,中國半導體IP市場潛力巨大,未來需求增量可觀。

3.1.2 產(chǎn)品品類的需求結(jié)構(gòu)加速變遷

隨著技術(shù)的變革與進步,半導體IP產(chǎn)品品類的需求結(jié)構(gòu)正在加速變遷。

處理器IP方面,伴隨著國產(chǎn)處理器廠商的崛起,本土市場對國產(chǎn)IP產(chǎn)品的需求正從端側(cè)的信息安全和邊緣側(cè)的汽車功能安全轉(zhuǎn)向高性能方向。

接口IP方面,在Chiplet、數(shù)據(jù)中心人工智能的推動下,DDR IP、D2D IP、高速SerDes接口IP需求呈爆發(fā)式增長,并驅(qū)動相關(guān)接口協(xié)議及IP產(chǎn)品的加速開發(fā)。面對這一趨勢,國內(nèi)市場需要支持更高代際接口協(xié)議、覆蓋更高工藝制程的IP產(chǎn)品。

3.1.3 產(chǎn)業(yè)增長動力趨向四大終端應用市場

物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、智能汽車、人工智能為代表的終端應用,在可預見的未來內(nèi)發(fā)展趨勢明朗,將成為半導體IP產(chǎn)業(yè)新的增長引擎,并對IP產(chǎn)品提出新的需求。

IDC預測,到2026年,中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模會達到2640億,成為全球第一大物聯(lián)網(wǎng)市場,并為國內(nèi)芯片帶來海量的市場需求。

此外,由于物聯(lián)網(wǎng)的應用場景和需求碎片化、各細分領(lǐng)域應用和服務規(guī)模較小的特征,相關(guān)芯片需求差異化趨勢愈發(fā)明顯,產(chǎn)品定制化需求占總需求的80%以上[6],成為IP廠商芯片定制服務的重要收入來源。

隨著數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡通信速度和性能需求的不斷提升,高速SerDes接口IP在相關(guān)技術(shù)演進中扮演著重要角色;人工智能的普及以及對算力需求的激增,也驅(qū)動了互聯(lián)IP的需求,并促進高性能、低功耗的IP需求持續(xù)增加;

汽車的智能化、電動化變革趨勢下,國內(nèi)芯片企業(yè)大力拓展汽車電子業(yè)務,帶來全新市場增量的同時,也對IP設計提出新的需求,車規(guī)級芯片的設計規(guī)范逐步滲透至IP領(lǐng)域,越來越多的IP廠商在產(chǎn)品開發(fā)中引入車規(guī)級驗證。

3.2技術(shù)趨勢

目前,半導體IP產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變革,呈現(xiàn)出協(xié)議快速迭代、“IP 芯片化”等革新趨勢,且不同品類呈現(xiàn)出差異化的創(chuàng)新趨勢。

3.2.1 協(xié)議快速迭代

隨著制程的不斷演進,芯片中的晶體管數(shù)量呈指數(shù)級增加,帶動標準協(xié)議和工藝不斷更新迭代,以滿足更為復雜的功能應用。但由于摩爾定律的放緩,制造工藝迭代緩慢,產(chǎn)品性能提升減緩,逐漸跟不上應用迭代的迫切需求。

在這種情況下,IP協(xié)議創(chuàng)新成為了突破瓶頸的可能之一,應用端期望通過對IP協(xié)議的快速迭代,來彌補工藝技術(shù)受阻所產(chǎn)生的問題。這同時也對半導體IP廠商的技術(shù)實力提出了更高的要求。

3.2.2 “IP 芯片化”

“IP芯片化”是Chiplet所帶來的重要趨勢之一。Chiplet是指預先在工藝線上生產(chǎn)好的實現(xiàn)特定功能的芯片裸片,是半導體IP在硅級別的實現(xiàn),其本質(zhì)就是不同的IP芯片化。

作為目前延續(xù)摩爾定理未來工藝迭代的重要技術(shù)方向,Chiplet應用場景主要分兩種:一是將同工藝大芯片分割成多個小芯片,然后通過接口IP互連在一起實現(xiàn)算力堆疊;二是將不同工藝、不同功能的芯片通過接口IP互連并封裝在一起實現(xiàn)異構(gòu)集成。

在Chiplet技術(shù)下,不同功能的半導體IP,可靈活選擇不同的工藝分別進行生產(chǎn)。廠商可以靈活平衡計算性能與成本,實現(xiàn)功能模塊的最優(yōu)配置而不必受限于晶圓廠工藝。業(yè)界普遍認可,Chiplet技術(shù)將進一步提升IP的經(jīng)濟性、復用性和多樣性,將成為驅(qū)動產(chǎn)業(yè)未來的重要技術(shù)之一。

3.2.3 不同品類IP的差異化創(chuàng)新趨勢

據(jù)芯師爺調(diào)研,處理器IP的發(fā)展突破點聚焦于異構(gòu)計算、RISC-V方向,其中CPU的設計創(chuàng)新及架構(gòu)切換成為關(guān)注重點;

接口IP則呈現(xiàn)出“更快更寬”的趨勢,并著力于Die-to-Die等互聯(lián)技術(shù)

射頻IP整體技術(shù)演進更傾向于穩(wěn)定態(tài)勢,其中面向物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)研發(fā)成為現(xiàn)階段的重點。

3.3業(yè)務趨勢?

隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段的變遷及相關(guān)技術(shù)的革新,中國半導體IP的業(yè)務模式也在發(fā)生重構(gòu)與升級。在可預見的未來,中國半導體IP呈現(xiàn)出六大業(yè)務趨勢。

3.3.1 聚焦國內(nèi)市場,“出?!比允巧贁?shù)

據(jù)芯師爺調(diào)研,目前中國半導體IP廠商業(yè)務大多聚焦于國內(nèi)市場。

業(yè)界認為,雖然國內(nèi)廠商與海外龍頭在技術(shù)、生態(tài)等方面仍存在著較大的差距,但在市場距離、響應意愿及服務方面,國內(nèi)IP廠商存在著天然的競爭優(yōu)勢。

不過,隨著技術(shù)及業(yè)務的成長,也有部分本土廠商選擇“出?!?,向外拓展影響邊界,為自身業(yè)務尋找增量。

3.3.2 向平臺型IP廠商發(fā)展

相較于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈其他賽道,半導體IP廠商的發(fā)展路徑較為明確,即:聚焦細分領(lǐng)域做強,再通過推出新產(chǎn)品/外延并購,從單一品類的IP廠商向平臺型IP廠商發(fā)展。

究其原因,一方面是營收決定的,單一品類的IP存在營收天花板,廠商要想把蛋糕做大,必定需要擴展產(chǎn)品線及業(yè)務;另一方面,半導體IP并購整合趨勢明顯,廠商大多借此整合優(yōu)質(zhì)資源來完善產(chǎn)品布局,單一品類的IP公司通常會成為并購標的。因此,平臺化發(fā)展成為大勢所趨。

3.3.3 芯片定制服務將成為主流

相對于芯片定制服務,自研IP的風險相對較高,是否兼具IP授權(quán)和芯片定制服務,國內(nèi)廠商在成本控制、研發(fā)投入和收益上各有考量。但從整體趨勢上看,芯片定制服務正成為越來越多國內(nèi)IP廠商的主要營收來源。

其中,基于IP的定制化服務是國內(nèi)特有的服務項目,與海外廠商相比,本土廠商更能契合市場需求,提供更快速周到的全流程在地服務、定制化個性服務,更加了解國內(nèi)企業(yè)的指標需求。不過,該服務人力資源成本高,規(guī)模較小的公司更傾向于集中力量研發(fā)核心IP。

一站式芯片定制服務的準入門檻相對較高,但能夠發(fā)揮協(xié)同效應,幫助IP廠商及時把握晶圓廠的工藝發(fā)展與客戶產(chǎn)品需求迭代情況,緊跟行業(yè)前沿發(fā)展趨勢,降低研發(fā)方向偏離市場需求的風險。此外,該服務能夠顯著推動廠商營收增長、壯大企業(yè)體量,是不少IP廠商上市后共同的業(yè)務拓展方向。

3.3.4 Chiplet帶來商業(yè)模式革新

Chiplet的發(fā)展演進為半導體IP廠商、尤其是具有芯片設計能力的IP廠商,拓展了商業(yè)靈活性和發(fā)展空間。業(yè)內(nèi)人士認為,Chiplet的出現(xiàn)會給半導體IP帶來商業(yè)模式上的變革,使IP廠商從向客戶提供IP,轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚩蛻籼峁┗贗P的Chiplet的Die。

此外,雖然純Chiplet產(chǎn)品暫未出現(xiàn),但國內(nèi)已有部分廠商把Chiplet的IP劃分出單獨的統(tǒng)計口徑,做好未來商業(yè)模式轉(zhuǎn)型的準備。

3.3.5 處理器IP授權(quán)呈現(xiàn)四大趨勢

據(jù)芯師爺調(diào)研,對于處理器IP的商業(yè)模式發(fā)展,業(yè)界普遍認同萬雪佼的觀點,即處理器IP授權(quán)模式呈現(xiàn)出四大發(fā)展趨勢:一是指令級架構(gòu)ISA呈現(xiàn)從私有到開放授權(quán),再到開源轉(zhuǎn)變的趨勢;二在微架構(gòu)層面實現(xiàn)了部分軟核開源;三是授權(quán)費更低,降低了使用門檻;第四是授權(quán)周期更短,以及開放云端授權(quán),令授權(quán)更加便捷。

3.3.6 接口IP商業(yè)模式或?qū)⑥D(zhuǎn)向Stop-For-Top IP

在過去,接口IP的成功商業(yè)模式是One-Stop-Shop(一站式IP模式),為客戶提供盡可能齊全的產(chǎn)品種類,力求一次性滿足客戶需求,同時最大限度地減少管理和法律任務。

但隨著終端需求的變化,接口IP廠商需要在前沿技術(shù)節(jié)點上開發(fā)一流的高性能IP。在摩爾定律受限的情況下,以Alphawave為代表的Stop-For-Top商業(yè)模式(高端IP模式),有更強的技術(shù)優(yōu)勢來提供Chiplet產(chǎn)品,并創(chuàng)建包含PCIe、CXL或以太網(wǎng)等復雜協(xié)議功能的異構(gòu)Chiplet市場,使提供集成在SoC I/O中的USB、HDMI、MIPI等接口IP的廠商也可能提供I/O Chiplet產(chǎn)品。

該模式最終目標是由IP廠商創(chuàng)建Chiplet產(chǎn)品組合,通過將現(xiàn)有的互聯(lián)IP集成到Chiplet中構(gòu)建,以支持行業(yè)對開放Chiplet生態(tài)系統(tǒng)的需求。為了支持這一戰(zhàn)略,接口IP廠商將不得不依賴專門從事ASIC設計服務的專用資源池,并收購ASIC設計服務供應商。[7]

3.4挑戰(zhàn)與難題

客觀上看,中國半導體IP廠商通過積極布局,在產(chǎn)品種類、技術(shù)創(chuàng)新、市場拓展等方面有了長足進步,但與海外龍頭差距依舊明顯,產(chǎn)業(yè)影響力相對較小。目前,國內(nèi)廠商在技術(shù)儲備、生態(tài)建設、人才培育、銷售網(wǎng)絡、市場知名度等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

技術(shù)上,國產(chǎn)IP發(fā)展面臨高端品類、制程移植、協(xié)議演進等困境,其中,與產(chǎn)業(yè)鏈其他賽道相類似,先進工藝制程受地緣政治影響較大,相關(guān)制程的移植開發(fā)較為艱難。

在長期的技術(shù)先進性和全面性差距的累積下,國產(chǎn)IP與海外龍頭間產(chǎn)生了較大的生態(tài)壁壘。因此,如何完善自身產(chǎn)品與技術(shù),逐步形成“廠商使用-市場反饋-產(chǎn)品迭代-生態(tài)建設”的良性閉環(huán)發(fā)展,進而打破海外廠商的生態(tài)壁壘,成為了國產(chǎn)半導體IP所面臨的最大問題。這需要IP廠商緊密聯(lián)系,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴,建立“IP-芯片-應用”的一體化生態(tài)。

人才短缺是國內(nèi)半導體IP所面臨的普遍難題。一方面,半導體IP行業(yè)技術(shù)門檻較高,需要具備高度專業(yè)知識和技能的人才,高端技術(shù)人才緊缺問題嚴峻;另一方面,相較于產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié),半導體IP產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、企業(yè)營收水平整體不高,人才吸引力相對缺乏;此外,國內(nèi)IP產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段較低,客觀上也增加了海外人才的引進難度。

中國半導體IP代表企業(yè)及產(chǎn)品選型參考

4.1芯原微電子(上海)股份有限公司

芯原是一家依托自主半導體IP,為客戶提供平臺化、全方位、一站式芯片定制服務和半導體IP授權(quán)服務的企業(yè)。在芯原獨有的芯片設計平臺即服務(Silicon Platform as a Service, SiPaaS)經(jīng)營模式下,通過基于公司自主半導體IP搭建的技術(shù)平臺,芯原可在短時間內(nèi)打造出從定義到測試封裝完成的半導體產(chǎn)品,為客戶提供高效經(jīng)濟的半導體產(chǎn)品替代解決方案。

芯原NPU IP

芯原的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器IP(NPU)市占率全球第一(灼識咨詢數(shù)據(jù)),已在10多個領(lǐng)域、近70家客戶的120多款芯片中被采用。通過將NPU與芯原其他自有的處理器IP進行原生耦合,基于芯原創(chuàng)新的FLEXA低功耗低延遲同步接口通信技術(shù),公司還推出了一系列創(chuàng)新的AI子系統(tǒng)方案,如AI-ISP、AI-GPU、AI-Display、AI-Video等IP子系統(tǒng),為傳統(tǒng)的處理器技術(shù)帶來顛覆性的性能提升。

4.2成都銳成芯微科技股份有限公司

成都銳成芯微科技股份有限公司(簡稱:Actt;銳成芯微)成立于2011年,專注于集成電路知識產(chǎn)權(quán)(IP)產(chǎn)品設計、授權(quán),并提供芯片定制服務。通過多年的技術(shù)積累,銳成芯微已逐步發(fā)展和構(gòu)建完成以超低功耗模擬及數(shù)?;旌螴P、高可靠性嵌入式存儲IP、高性能無線射頻通信IP及有線連接接口IP為主的產(chǎn)品格局。

基于BCD工藝平臺的LogicFlash Pro? eFlash IP

銳成芯微經(jīng)過長期技術(shù)研發(fā)開發(fā)的LogicFlash Pro?完整的eFlash解決方案,在BCD工藝上只需增加三層光罩便可實現(xiàn)eFlash,不僅維持了原有高壓器件的高性能,也增加了具有高可靠性的eFlash,能幫助芯片企業(yè)將模擬芯片控制芯片合二為一,有效控制整體的系統(tǒng)成本,廣泛應用于消費類、通信類,以及工控和汽車電子等領(lǐng)域。

銳成芯微基于BCD工藝的eFlash IP已展現(xiàn)優(yōu)異的測試性能和結(jié)果,包括125℃高溫操作壽命大于1000小時,125℃的高溫數(shù)據(jù)保持能力超過10年,擦除寫入次數(shù)大于10萬次。該IP方案已被知名汽車芯片廠商采用。

4.3成都旋極星源信息技術(shù)有限公司

成都旋極星源信息技術(shù)有限公司(簡稱:旋極星源)始創(chuàng)于2014年6月,是國內(nèi)領(lǐng)先的基于自主半導體IP的無線連接解決方案提供商,一直專注于低功耗物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星導航等領(lǐng)域,為客戶提供平臺化、一站式射頻/模擬芯片定制服務和IP授權(quán)服務。

AGP4103 GNSS Receiver RF IP

旋極星源自主研發(fā)的AGP4103 GNSS Receiver IP采用22nm CMOS工藝,是一款高度集成的多模多頻段五通道寬帶GNSS射頻接收機IP,完全滿足1.1GHz~1.7GHz 頻段的衛(wèi)星導航信號接收。

IP集成獨立五通道接收機,每通道包括低噪聲放大器(LNA)及正交混頻器(MIXER)、低通濾波器(LPF)、自動增益控制(AGC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC)、全集成小數(shù)分頻鎖相環(huán)和時鐘鎖相環(huán)等電路,支持模擬和數(shù)字中頻信號輸出。GNSS接收機可配置為高線性模式和低功耗模式,以滿足多種應用需求?,F(xiàn)已授權(quán)國內(nèi)多家龍頭用戶,可廣泛應用于衛(wèi)星導航定位、測量測繪、精準農(nóng)業(yè)、駕照考試等領(lǐng)域。

4.4芯耀輝科技有限公司

芯耀輝成立于2020年6月,作為中國領(lǐng)先的專注先進接口IP的企業(yè),致力于國產(chǎn)先進接口IP的研發(fā)和服務,突破“卡脖子”技術(shù),完善國產(chǎn)工藝IP生態(tài)鏈。憑借IP產(chǎn)品質(zhì)量好、穩(wěn)定性高、兼容性強、跨工藝、可移植等獨特的價值和優(yōu)勢,以及強大的本地化支持服務,服務于包括高性能計算、數(shù)據(jù)中心、智能汽車、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、消費電子等數(shù)字社會的各個重要領(lǐng)域。

芯耀輝PCIe5 PHY

芯耀輝PCIe5 PHY滿足企業(yè)級應用及消費類應用中對更高帶寬、更低功耗和多接口支持不斷增長的需求。它具競爭力的性能/功耗/面積指標,優(yōu)秀的易實現(xiàn)性和互操作性,可以解決日益增長的性能與功耗間權(quán)衡的挑戰(zhàn),并提供優(yōu)異的可靠性、兼容性及穩(wěn)定性,使設計人員能夠在其SoC中輕松集成PCI Express、CXL、CCIX等行業(yè)標準協(xié)議。

芯耀輝DDR5/4 IP

芯耀輝DDR5/4 PHY IP基于業(yè)界優(yōu)異的DDR PHY架構(gòu),支持DDR5/DDR4協(xié)議。在相關(guān)工藝上超越了全行業(yè)最高速率,它有業(yè)界具競爭力的性能/功耗/面積指標,優(yōu)異的易實現(xiàn)性和互操作性,可以應用于各類SoC設計,并可加速使用者的設計流程,提供優(yōu)異的可靠性、兼容性及穩(wěn)定性。

4.5上???a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E9%9B%86%E6%88%90%E7%94%B5%E8%B7%AF%E8%AE%BE%E8%AE%A1/">集成電路設計有限公司

奎芯科技(M SQUARE)于2021年在上海注冊成立,是一家專業(yè)的集成電路IP和Chiplet產(chǎn)品供應商。我們致力于解決智慧經(jīng)濟時代,芯片互聯(lián)和應用垂直整合問題。

目前在上海、合肥、北京、成都、無錫五地擁有辦公室,員工超150人,研發(fā)人員比例80%,碩博比例超過60%。于2023年1月獲得A輪超億元投資,奎芯致力于提供新的國產(chǎn)化選型方案,從IP到Chiplet,加速推動產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進程。

奎芯科技LPDDR5X

奎芯科技LPDDR5X/4X PHY是一款專為ASIC和SoC設計的收發(fā)器物理層IP接口解決方案,它與通用IP協(xié)議DFI 5.0兼容,并且每通道可支持高達8533Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率,數(shù)據(jù)寬度為16位。

這款LPDDR5X/4X PHY具備高度的靈活性,可適用于各種移動應用,支持LPDDR5X、LPDDR5和LPDDR4X SDRAM。借助其混合模擬/數(shù)字架構(gòu),這款LPDDR5X IP產(chǎn)品在低功耗、占用空間小以及強大性能方面表現(xiàn)出色,因此非常適合用于LPDDR5X/4X PHY的應用場景。

奎芯科技ONFI 5.1

奎芯科技推出的ONFI 5.1 PHY是一款高性能且低功耗的PHY IP,旨在滿足企業(yè)級和消費類應用的需求。該PHY IP完全符合Open NAND Flash Interface(ONFI)5.1規(guī)范的各種模式,為連接外部NAND Flash芯片與內(nèi)部NAND控制器之間的接口提供了卓越的性能。ONFI接口廣泛應用于固態(tài)硬盤(SSD)產(chǎn)品,是閃存存儲解決方案的關(guān)鍵組成部分。

奎芯科技ONFI 5.1 PHY的出現(xiàn)將進一步促進了這一領(lǐng)域的創(chuàng)新,為客戶提供了更多設計靈活性。這款PHY IP支持可擴展的通道數(shù)以及CE/RB Pad數(shù)量的定制,以滿足不同項目的具體要求。

4.6芯來科技(北京)有限公司

芯來科技成立于2018年,國內(nèi)本土專業(yè)RISC-V處理器IP及整體解決方案提供商。公司從零開始,開發(fā)出全系列國產(chǎn)自主的RISC-V處理器IP產(chǎn)品,N200、N300、N/NX/UX600、N/U/NX/UX900等,覆蓋從低功耗到高性能的各種應用場景。

并且和重量級的行業(yè)客戶在眾多應用領(lǐng)域落地量產(chǎn),遍及5G通信、工業(yè)控制、人工智能、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、存儲、MCU、網(wǎng)絡安全等多個領(lǐng)域。目前已有超過150家正式授權(quán)客戶。

芯來NA900

芯來NA900是全球首個獲得ISO 26262 ASIL-D功能安全產(chǎn)品認證的RISC-V CPU IP產(chǎn)品,具有九級流水線雙發(fā)射高能效微架構(gòu)設計。支持可配置單、雙精度浮點運算和DSP擴展,可配置片上存儲和緩存大小、64/128位系統(tǒng)總線,支持ECC糾錯碼??膳渲?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%BD%AF%E4%BB%B6/">軟件追蹤模塊并支持RISC-V官方調(diào)試。在安全機制方面NA900也很完善,可用于高性能域控ECU、功能安全島、激光雷達等應用領(lǐng)域。

4.7賽昉科技

賽昉科技(StarFive)成立于2018年,是一家具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的本土高科技企業(yè),是全球領(lǐng)先的高性能RISC-V IP及芯片系統(tǒng)解決方案提供商。

成立至今,賽昉科技已相繼交付多款I(lǐng)P產(chǎn)品及解決方案:可交付性能最高的商業(yè)級國產(chǎn)RISC-V CPU IP——昉·天樞-90(Dubhe-90),高能效RISC-V CPU IP——昉·天樞-80(Dubhe-80),具有一致性的Interconnect Fabric IP——昉·星鏈-500(StarLink-500)及首款國產(chǎn)高性能RISC-V多核子系統(tǒng)IP平臺解決方案。

國產(chǎn)高性能RISC-V多核子系統(tǒng)IP平臺

賽昉科技推出首款國產(chǎn)高性能RISC-V多核子系統(tǒng)IP平臺,同時也是全球首款大小核RISC-V IP子系統(tǒng)解決方案,包含賽昉科技自研的高性能RISC-V CPU IP、高能效RISC-V CPU IP以及Interconnect Fabric IP。

其中,Dubhe-90是目前可交付性能最高的商業(yè)級國產(chǎn)RISC-V CPU IP,SPECint2006 9.4/GHz,性能比肩ARM Cortex-A76;Dubhe-80專為高能效計算場景設計,SPECint2006 8.0/GHz,性能超過ARM Cortex-A75;StarLink-500是國內(nèi)第一款可商用的一致性互聯(lián)總線 IP。

4.8南京隼瞻科技有限公司

隼瞻科技是一家提供專用處理器IP和EDA處理器設計平臺的創(chuàng)新型高科技公司,為行業(yè)提供面向DSA的RISC-V專用處理器解決方案。公司總部位于南京,上海和深圳均設有分公司。公司憑借處理器核、EDA處理器設計平臺、跨平臺軟件生態(tài)移植解決方案等優(yōu)勢,推出多種模式結(jié)合的IP定制開發(fā)解決方案,產(chǎn)品涵蓋高中低端專用處理器門類,可廣泛應用于AIOT、DSP、5G網(wǎng)絡、汽車電子、人工智能、高算力運算等多種復雜芯片解決方案。

RISC-V處理器核IP Wing-M130

Wing-M130是基于RISC-V架構(gòu)的32位、單發(fā)射、3級流水線,支持浮點應用的微控制器。該處理器具備業(yè)界領(lǐng)先的同級別處理器性能,兼顧功耗和成本,并具備全面的可配置性和可擴展性,適用于工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備、汽車功能安全等領(lǐng)域。同類型IP多是通用處理器,只能發(fā)揮其中一部分功能,無法“物盡其用”。隼瞻科技的面向應用的專用處理器(ASIP)可以為客戶提供定制化設計和服務,可以大大減少處理器核的面積進而降低芯片成本。

資料來源:

[1] IPnest,2022 Design IP Report.

[2] 芯原股份2022年財報.

[3] IPnest,2022 Design IP Report.

[4] 芯師爺,企業(yè)調(diào)研.

[5] 中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會.

[6] 艾瑞咨詢,中國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)研究報告.

[7] Eric Esteve,Stop-For-Top IP Model to Replace One-Stop-Shop by 2025.

注:以上資料及數(shù)據(jù)截至2023年10月。因篇幅限制,本報告“代表企業(yè)及產(chǎn)品選型參考”中僅展示由所列舉企業(yè)提供的官方資料。如有更多該領(lǐng)域未提及的企業(yè)和芯片產(chǎn)品可供市場選型,請將貴司簡介及聯(lián)系方式發(fā)至郵箱:news@gsi24.com。收到企業(yè)資料后,我們將在后續(xù)更新的系列報告中展示該領(lǐng)域更多“代表企業(yè)及產(chǎn)品選型參考”。

報告作者:陳澤強(Kelvin.Chen)

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CLF12577NIT-470M-D 1 TDK Corporation General Purpose Inductor, 47uH, 20%, 1 Element, Ferrite-Core, SMD, CHIP, 5049

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