文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

芯片 IP 正在變得越來越重要。

在剛剛結(jié)束的巴黎 RAISE AI 大會(huì)上，這樣一種說法激起了討論：EDA 正逐漸成為一項(xiàng) IP 業(yè)務(wù)，越來越不需要驗(yàn)證模塊或芯片的組裝過程。

當(dāng)然，事實(shí)并沒有到如此夸張的程度。SEMI 電子設(shè)計(jì)市場(chǎng)數(shù)據(jù)報(bào)告執(zhí)行發(fā)起人 Walden Rhines 認(rèn)為，這個(gè)觀點(diǎn)其實(shí)以前也曾提出過，但并未被現(xiàn)實(shí)所驗(yàn)證。然而，他也表示：" 毋庸置疑的是，IP 非常強(qiáng)大。"

近期行業(yè)的動(dòng)向也在說明這一點(diǎn)。無論是研究公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，還是 IP 領(lǐng)域頻繁的收并購，以及新技術(shù)的突破，都在證明著 IP 業(yè)務(wù)的 " 香 "。

而那些嗅到香味的大廠們，已經(jīng)迫不及待地上桌了。

IP 業(yè)務(wù)，有多香

半導(dǎo)體 IP 即半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)，包含預(yù)先設(shè)計(jì)和預(yù)先驗(yàn)證的組件，這些組件對(duì)于半導(dǎo)體芯片和集成電路的開發(fā)至關(guān)重要。這包括半導(dǎo)體公司可以授權(quán)或重復(fù)使用的關(guān)鍵元素，例如內(nèi)存控制器、處理器內(nèi)核和接口協(xié)議。

近日，據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu) IPnest 發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2024 年全球半導(dǎo)體設(shè)計(jì) IP 市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 84.916 億美元，較 2023 年的 70.625 億美元增長 20.2%，創(chuàng)下歷史新高。其中有線接口 IP 和處理器 IP 強(qiáng)勁表現(xiàn)，分別增長 23.5% 和 22.4%。

其中，有線接口 IP 是設(shè)計(jì) IP 市場(chǎng)增長的主要驅(qū)動(dòng)力。IPnest 預(yù)測(cè)，2024 年至 2029 年期間該市場(chǎng)將保持增長，與 2020 年代 20% 的增速相當(dāng)。該機(jī)構(gòu)表示，人工智能正在推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，而互連協(xié)議的效率正在提升人工智能的性能，形成良性循環(huán)。作為對(duì)比，2023 年，半導(dǎo)體市場(chǎng)下滑，但接口 IP 市場(chǎng)卻增長了 17%。

接口 IP 領(lǐng)域目前的主要技術(shù)方向是 Chiplet（芯粒）。Chiplet 技術(shù)可以平衡芯片計(jì)算性能與成本，提高設(shè)計(jì)靈活度，且提升 IP 模塊經(jīng)濟(jì)性和復(fù)用性。Chiplet 實(shí)現(xiàn)原理與搭積木相仿，把一些預(yù)先在工藝線上生產(chǎn)好的實(shí)現(xiàn)特定功能的芯片裸片，通過先進(jìn)的集成技術(shù)（如 3D 集成等）集成封裝在一起，從而形成一個(gè)系統(tǒng)芯片。

Chiplet 繼承了 SoC 的 IP 可復(fù)用特點(diǎn)的同時(shí)，進(jìn)一步開啟了半導(dǎo)體 IP 的新型復(fù)用模式，即硅片級(jí)別的 IP 復(fù)用。不同功能的 IP，如 CPU、存儲(chǔ)器、模擬接口等，可靈活選擇不同的工藝分別進(jìn)行生產(chǎn)，從而可以靈活平衡計(jì)算性能與成本，實(shí)現(xiàn)功能模塊的最優(yōu)配置而不必受限于晶圓廠工藝。

Chiplet 的發(fā)展演進(jìn)為 IP 供應(yīng)商，尤其是具有芯片設(shè)計(jì)能力的 IP 供應(yīng)商，拓展了商業(yè)靈活性和發(fā)展空間。

而在處理器 IP 領(lǐng)域，RISC-V 架構(gòu)正在注入新的活力。RISC-V 是一種基于 " 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算 " 原則的開源指令集架構(gòu)，其核心特點(diǎn)是完全開放、免費(fèi)，任何企業(yè)或個(gè)人都能自由使用、修改及擴(kuò)展其架構(gòu)，無需支付高昂的授權(quán)費(fèi)用，從而打破了傳統(tǒng)專有架構(gòu)的壁壘。

RISC-V 采用模塊化設(shè)計(jì)，擁有一套小而精簡(jiǎn)的基礎(chǔ)指令集，并允許設(shè)計(jì)者根據(jù)特定應(yīng)用場(chǎng)景（如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、嵌入式控制等）的需求，靈活地添加標(biāo)準(zhǔn)或自定義的擴(kuò)展指令集。這種高度的靈活性和可定制性，使其能輕松打造出專為特定任務(wù)優(yōu)化的處理器，實(shí)現(xiàn)最佳的性能、功耗與面積（PPA）表現(xiàn)。

由于其開放和低門檻的特性，RISC-V 正激發(fā)全球性的芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新浪潮，并快速構(gòu)建起一個(gè)涵蓋工具鏈、軟件和硬件 IP 的龐大生態(tài)系統(tǒng)，被廣泛視為繼 x86 和 ARM 之后，深刻影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局的第三大主流架構(gòu)。

IPnest 表示，2024 年設(shè)計(jì) IP 市場(chǎng)的強(qiáng)勁增長反映了全球?qū)Ω咝阅苡?jì)算和先進(jìn)接口 IP 的持續(xù)需求。隨著 AI、大數(shù)據(jù)和 5G 技術(shù)的進(jìn)一步普及，設(shè)計(jì) IP 市場(chǎng)有望在未來幾年繼續(xù)保持快速增長。

沒有 IP 業(yè)務(wù)的大廠，抓緊上車

意識(shí)到 IP 市場(chǎng)的前景以及技術(shù)重要性，很多此前不怎么涉及 IP 業(yè)務(wù)的大廠正在抓緊上車。

舉例來說，美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間 7 月 8 日，晶圓代工大廠格羅方德宣布與人工智能和處理器 IP 領(lǐng)先供應(yīng)商 MIPS 達(dá)成最終的收購協(xié)議。此次交易將使格羅方德能夠提供基于 RISC-V 指令集架構(gòu)的自有處理器和其他產(chǎn)品，這將使該公司成為其部分代工客戶的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

分析師表示，此次收購增強(qiáng)了格羅方德的 IP 組合，使其能夠整合 MIPS 的技術(shù)，包括通用 CPU IP、AI 推理加速 IP 以及各種傳感器。MIPS 近期擴(kuò)展了其基于 RISC-V ISA 的處理器產(chǎn)品線，使其 Atlas 產(chǎn)品線涵蓋了適用于通用和實(shí)時(shí)處理的各種內(nèi)核，以及專為 AI 邊緣工作負(fù)載設(shè)計(jì)的專用內(nèi)核。這些內(nèi)核旨在以相對(duì)較低的功耗為嵌入式系統(tǒng)中計(jì)算密集型工作負(fù)載提供高性能。

當(dāng)然，這并不意味著格羅方德打算自行開發(fā)處理器，或轉(zhuǎn)型為一家集成器件制造商（IDM）。在接受采訪時(shí)，格羅方德企業(yè)傳播總監(jiān) Erica McGill 表示，公司希望借此為客戶提供 " 即用型 " 的計(jì)算 IP，加快其產(chǎn)品上市進(jìn)程。

此次收購后，格羅方德將成為首家基于開源 RISC-V 指令集架構(gòu)、面向計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景提供處理器 IP 的代工廠商，這將極大提升其對(duì)新入場(chǎng)客戶的吸引力。

同樣意識(shí)到 IP 重要性的還有西門子。據(jù)報(bào)道，西門子已正式啟動(dòng)建立 IP 聯(lián)盟的計(jì)劃，作為其在先進(jìn)晶圓代工領(lǐng)域突破性戰(zhàn)略的一部分。

作為領(lǐng)先的 EDA 軟件提供商，西門子 EDA 已深化與 Alphawave 等專業(yè) IP 公司的合作， 確保了基礎(chǔ)接口 IP 供應(yīng)。最近，它還與多家新興 IP 初創(chuàng)公司接觸，以擴(kuò)大其產(chǎn)品組合，同時(shí)瞄準(zhǔn)包括三星和臺(tái)積電在內(nèi)的主要行業(yè)巨頭。

消息人士透露，西門子 EDA 已向數(shù)家位于韓國和美國的 IP 初創(chuàng)公司發(fā)出合作邀請(qǐng)。目標(biāo)是吸納專注于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）、人工智能加速器、高速接口以及其他關(guān)鍵領(lǐng)域的有競(jìng)爭(zhēng)力的公司，以構(gòu)建一個(gè)集成的 IP-EDA 平臺(tái)。

業(yè)內(nèi)人士指出，西門子認(rèn)識(shí)到僅憑現(xiàn)有 EDA 工具難以超越 Synopsys 和 Cadence。因此，西門子旨在通過與集成 IP 供應(yīng)策略相結(jié)合來開辟一條新路徑。盡管這種方法與 Synopsys 和 Cadence 所采用的類似，但西門子作為后起之秀，尋求通過與小眾 IP 供應(yīng)商合作來擴(kuò)大其影響力。

有 IP 業(yè)務(wù)的大廠，油門焊死

在如此的競(jìng)爭(zhēng)壓力下，那些早早布局了 IP 業(yè)務(wù)的大廠，也是一刻都不敢放松。

4 月 17 日，Cadence宣布，已與 Arm 達(dá)成最終協(xié)議，收購 Arm 的 Artisan 基礎(chǔ) IP 業(yè)務(wù)。該業(yè)務(wù)涵蓋標(biāo)準(zhǔn)單元庫、內(nèi)存編譯器以及針對(duì)領(lǐng)先代工廠先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)優(yōu)化的通用 I/O（GPIO）。此次交易將增強(qiáng) Cadence 不斷擴(kuò)展的設(shè)計(jì) IP 產(chǎn)品線，其核心產(chǎn)品包括領(lǐng)先的協(xié)議和接口 IP、內(nèi)存接口 IP、適用于最先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的 SerDes IP，以及即將收購的 Secure-IC 公司提供的嵌入式安全 IP。

Cadence 硅片解決方案事業(yè)部高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理 Boyd Phelps 表示：" 隨著 Arm 的 Artisan IP 的加入，Cadence 將進(jìn)入基礎(chǔ) IP 市場(chǎng)，并支持設(shè)計(jì)服務(wù)和小芯片產(chǎn)品的新增長。"

Cadence CEO Anirudh Devgan 表示：" 新的機(jī)遇層出不窮，尤其是在 3D-IC 和 AI 發(fā)展的情況下，因此我們正在加倍投資 IP。" 他說：" 我們提供的 IP 數(shù)量和工藝節(jié)點(diǎn)數(shù)量都顯著增加。IP 現(xiàn)在是 Cadence 最大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一，我們將繼續(xù)投資，不僅在物理 IP 和接口 IP 方面，還將投資于被廣泛用作嵌入式處理器的 Tensilica。"

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 6 月 9 日，高通公司宣布已與半導(dǎo)體 IP 大廠 Alphawave 達(dá)成協(xié)議，擬以約 24 億美元的交易價(jià)收購 Alphawave。

Alphawave 成立于 2017 年，專注于高速互聯(lián) IP 授權(quán)與定制芯片設(shè)計(jì)。其以串行器 / 解串器（SerDes）技術(shù)為核心，覆蓋 PCIe、CXL、UCIe 等協(xié)議，支持 112Gbps 至 224Gbps 傳輸速率，并融入低功耗 PAM4 調(diào)制與自適應(yīng)糾錯(cuò)算法。

本次并購的核心目標(biāo)是強(qiáng)化高通在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的布局。該公司計(jì)劃借助 Alphawave 在高速有線連接和計(jì)算技術(shù)方面的領(lǐng)先能力，加速其在 AI 推理等高增長應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張。高通 CEO Cristiano Amon 表示，Alphawave 的技術(shù)與高通自研的低功耗 Oryon CPU 與 Hexagon NPU 完美互補(bǔ)，雙方的合作將推動(dòng) " 下一代連接計(jì)算性能 " 的發(fā)展。

Synopsys正在通過其在工具鏈、驗(yàn)證平臺(tái)與定制 IP 方面的積累，加碼布局 RISC-V 生態(tài)。

Synopsys 副總裁 Yankin Tanurhan 在第五屆 RISC-V 中國峰會(huì)上表示，為應(yīng)對(duì) RISC-V 的高速增長與 AI SoC 的設(shè)計(jì)復(fù)雜性挑戰(zhàn)，Synopsys 正將其 IP 業(yè)務(wù)從提供單個(gè)組件，轉(zhuǎn)向提供整合性解決方案。

其具體措施包括：推出覆蓋從嵌入式到高性能計(jì)算的 RISC-V 處理器 IP 家族（如 ARC-V、RPX），并將其與公司的 EDA 設(shè)計(jì)工具和 Zebu 硬件驗(yàn)證平臺(tái)深度整合。此策略的目標(biāo)，是為客戶提供一個(gè)包含 IP、工具與驗(yàn)證的更完整平臺(tái)，以簡(jiǎn)化復(fù)雜芯片的開發(fā)流程，降低客戶采用 RISC-V 架構(gòu)的技術(shù)門檻，進(jìn)而在這一新興生態(tài)中拓展業(yè)務(wù)。

結(jié)語

綜合來看，半導(dǎo)體 IP 的戰(zhàn)略地位正在發(fā)生根本性變化。高達(dá) 20% 的市場(chǎng)年增長率反映了其日益增長的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而 Chiplet 和 RISC-V 等技術(shù)則在重塑其應(yīng)用模式與創(chuàng)新路徑。

面對(duì)這一趨勢(shì)，行業(yè)內(nèi)的主要參與者表現(xiàn)出明確的戰(zhàn)略意圖。有的大廠如 Cadence、Synopsys 在利用自身 IP 護(hù)城河來擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模和種類，而高通、格羅方德等企業(yè)則是想通過收購 IP 來強(qiáng)化自身產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

這些商業(yè)活動(dòng)共同表明，擁有和控制核心 IP 已成為當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，并直接影響著未來的行業(yè)格局。