芯耀辉国产先进工艺完整IP解决方案赋能产业数字化

 

十八大以来，政府高度重视发展数字经济，推动数字经济逐渐上升为国家战略。中国信通院发布的《数字经济白皮书（2020）》提出了数字经济的“四化”框架，即数字产业化、产业数字化、数字化治理、数据价值化。新冠疫情暴发后，中国数字化发展被认为“原本三年才能走完的进程在一年内完成了”。数据价值化加速推进，数字技术与实体经济融合，产业数字化应用潜能迸发，集成电路产业全面开花。

本世纪以来应用科学技术呈爆发式发展，人类社会在短短十几年时间完成了诸多新产品、新服务、新业态、新生产组织模式与新商业模式的创造。在这一进程中，数字技术全面渗透于社会经济生活的方方面面，对人类文明进步产生的影响深远。数字经济不仅成为了全球经济的主导力量，更是疫情期间引导经济复苏的新引擎。

国产芯片产业的机遇与挑战

集成电路芯片是数字经济的核心基石和关键要素，而集成电路芯片的基石是IP。如下图所示，从市场价值来看，IP的全球市场规模约为60亿美元，撬动着6000亿美元的半导体产业不断向前发展，而对于数字经济的发展推动作用更是呈万倍增长的支撑性产业。

图1

图2

如图2所示，展示了2016年到2021年芯片设计企业的数量和历年芯片设计企业销售额。2021年，统计得到的设计企业数量为2810家，比上一年的2218家增长了26.7%，设计企业数量在过去一年中再次增加超过26%，中国本土芯片设计公司数量连年呈快速增长趋势。随着上游EDA、IP、设备、材料和下游的生产制造封装的协同发展，全球竞争格局逐步改善。2021年，全行业销售预计为4586.9亿元，较2020年的3819.4亿元增长了20.1%。从设计、制造、封测三大板块来看，芯片设计市场规模占比最大，超过40%。设计板块在三大类中占比最高，我国在芯片设计方面的优势逐渐显现。

图3

从全球来看，如图3（左图）所示，2021年全球前十大芯片设计的公司营销排名，其中有4家中国台湾企业和6家美国企业。如果将IDM的数据合并进来，参看图3（右图），美国依然占据领先位置，韩国在IDM排名全球第二。所以从体量和竞争力来分析，国内的芯片设计企业相较于国际巨头仍有一定差距。当然，国产芯片设计在经历发展变革挑战的同时也获得了机遇。

首先从计算模式来看，从通用的架构转到专用架构，即CPU转向ASIC；由同构向异构换，传统的服务器基本上依靠CPU来实现算力，现在除了CPU还会有加速卡；从串行到并行，从传统的冯·诺依曼体系结构到NPU并行处理机制；从中心计算的云端慢慢下放到边缘计算edge端。就技术实现手段的角度来分析，FinFET慢慢向GAA FET、MBC FET发展。由于制程演进慢慢趋缓，大家也在考虑从系统方面来扩展摩尔定律，目前业界主流发展趋势是采用Chiplet的方式，在计算方面也由传统的基于硅的计算向量子计算和光子计算发展。

如果要发展整个芯片产业，需要各个领域的不同企业参与进来。特别是核心的上游企业，比如EDA、IP、设备和材料，只有大家合力才能把整个产业做好、做强。作为全球最大的半导体消费市场，我国内需市场潜力十足，加上政策和资本助力、技术积累，为产业发展提供了广阔市场空间。

创新且完整的IP解决方案的重要性

可以看到，芯片设计复杂度不断提高，设计难度大、成本高，风险高，在引入新的工艺后，芯片的签核流程也变得越来越复杂。同时，还伴随着先进工艺良率的攀升，如图4（左图）所示，5nm产品的最初高成本的初期应用到成熟期应用的成本接近“对半砍”，同时伴随着不断上涨“迁移费”“人头费”，这些对于一些设计企业来说是不堪重负的，如果引入IP，不仅可以加速产品上市时间，还可以降低设计成本和风险。

图4

图5

如图5所示，28nm时，单颗芯片中可集成的IP数量平均为87个，5nm时将达到218个。不难看出，IP的复用在芯片设计中已经渐渐成为主流。SoC设计导入IP，可以补充中小型设计公司在专业、开发资源和经验等方面的短板，补充跨界造芯厂商在芯片技术、开发资源和经验方面的短板，经硅验证的IP大大降低了研发风险，加快技术产业化周期提升灵活性，并降低设计公司运营成本，使其能够专注于自身核心竞争力的发展。

以接口IP为例，像DDR，PCIe、USB等高速接口IP已普遍应用于热门领域，包括5G、人工智能、汽车电子、物联网、云计算等，目前产业界以IP核复用设计为主的SoC占总数已达90%以上。

图6

纵观整个IP市场，从2004年到2020年，全球芯片增长了4%，而在2015到2019年，IP的年复合增长率达到了16%，它远远超过了芯片的增长趋势，其中（如图6所示），亚太地区的IP增长最为显著。虽然IP的需求如此强劲，但是我们本土厂商占整个IP的份额只有不到10%。

随着工艺发展逐渐变缓，业界推出了Chiplet的方式来解决IP的后摩尔时代，延续芯片的密度和算力。它不仅可以解决芯片设计复杂度、不同工艺集成等衍生问题，，也增加了IP可复用性、可配性和产品生命周期，使IP供应商得以拓展新的商业模式和发展空间。

国际环境复杂多变，芯片厂商需以一种开放的态度拥抱和迎接接口标准化来助力国内的数字经济产业数字化SoC的设计。芯耀辉作为国内领先的本土IP公司，也参与了大量的标准化组织，今年4月份，在UCIe推出标准后，成为国内首批加入UCIe联盟的IP公司，肩负起推广和推进Chiplet的工作。

创新且完整的IP解决方案是后摩尔时代芯片发展的重要支点。在延续摩尔定律的路径上，我们需要更完整的国产先进工艺IP解决方案；在扩展摩尔定律的路径上，我们需要具备与国际大厂兼容与国产定制配置的Chiplet接口IP方案；在超越摩尔定律路径上，我们需要系统级IP与新一代协同自动设计的战略布局。

芯耀辉国产先进工艺完整IP

解决方案赋能产业数字化

图7

芯耀辉凭借多着力点和差异化攻克技术瓶颈。团队采用优异的架构来确保IO的性能、稳定性及可用性；选取半速率模式设计IP，让功耗更低；钻研协议标准，赋能开发优于标准协议的更低功耗状态，在实际操作过程中，在更多的功耗间进行切换时有利于降低整个芯片和系统功耗；引入基于MCU的固件算法，在系统可靠性、稳定性方面，提高整体性能；推出可靠的SI/PI信号完整性和电源完整性等一些列设计服务，包括芯片以外的封装、PCB等。

图8

要实现IP的差异化，是一件既庞大又细致的工作，芯耀辉的工程师需要将可量产、可跨工艺、可支持多产品、多应用、有完整全方位验证、更优的可靠性和兼容性纳入考量范围。除此之外，在开发芯片的每一个环节都要进行严格的检视和审核，并在客户采用IP后可能面临对协议不了解，IP复杂度高等问题的情况下，提供一些基于专家支持的差异化设计服务。同时，我们强大的FAE和SE团队，可以为客户提供技术应用和实现方面的支持。

图9

芯耀辉作为中国领先的先进工艺IP企业，拥有国产FinFET先进工艺一站式完整解决方案，所用的国际领先的模拟和数模混合IP研发具有PPA优、兼容性好、可靠性高、融入可量产创新技术等独特优势。团队有二十几年的丰富设计、量产经验，对国内的市场需求和技术痛点有着敏锐的洞察，可以为客户提供差异化的增值和升级服务。目前，芯耀辉最新自主研发并完成了基于SMIC 14/12nm工艺的DDR5/4、LPDDR5X/5/4X/4、MP 20G的首批交付。同时，芯耀辉推出了完整的车规级接口IP解决方案，以赋能国产自主车规级SoC芯片发展，推动中国汽车电子产业的自助可控。芯耀辉完整的IP解决方案赋能数据中心、高性能计算、5G、物联网、人工智能、消费电子等多个应用领域，助力SoC国产化浪潮和产业数字化，正昂步向前，领先中国IP企业。　　

      审核编辑：彭静