半导体IP依附性强，国产IP产业竞争力如何？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）半导体IP是指集成电路设计中预先设计、经过重复验证的、可重复使用的功能模块。在整个芯片设计过程中，结合使用EDA软件与半导体IP能够有效缩短设计周期，降低设计成本。换言之，IP要想发挥作用，需要配合EDA工具，最终作用于芯片设计中，有一定的依附性。

 
根据半导体IP研究机构IPnest的统计数据，2022年全球设计IP同比增长20.2%，达到了66.7亿美元。其中，Arm公司独占四成以上的市场份额。过去几年，EDA公司新思科技和Cadence由于有EDA工具的带动，IP业务增速迅猛，其中，新思科技2016年-2022年期间的年复合增长率为19.7%；Cadence在2016年-2022年期间的年复合年增长率为20.3%。
 

图源：IPnest

 
那么，在国产芯片和国产EDA都略显竞争力不够的前提下，国产IP产业目前发展情况如何？
 

IP分类和增长引擎

半导体IP核有很多种分类方式，比如按照交付方式，可以分为硬核、软核和固核；按照产品类型来分，可以分为处理器IP、接口IP、物理IP、数字IP和安全IP等。IP核可应用于芯片中多个组件，如处理器、外围接口、模拟部件、RAM / ROM、安全模块等。
 
当前，芯片设计主要包含两个方面，一个是自主设计部分，一个就是IP核，一般一款芯片会采用多个外购的IP核。由于IP核不仅能够显著提升设计效率，且成本适中、技术密集度高、知识产权集中，因此，在芯片设计中IP核的价值量仍在继续提升。
 
根据招商证券的研报数据，目前芯片设计中，处理器IP核在芯片设计中占比最高，采用外购处理器IP核的设计企业，几乎都是100%的使用率占比，除非是使用了基于RISC-V的自研协处理器IP核。另外，验证IP、嵌入式存储IP以及有线接口IP的外购率也都超过了60%，且都有进一步提升的趋势。
 
根据IPnest的统计报告，目前如果以增速来论，接口IP是IP内核增速最强劲的引擎，2022年有线接口IP的增长率高达26.8%，虽然2023年的数据还没有出来，不过业内人士认为，大概率将继续保持这种高增长，因为以生成式AI为代表的应用，对接口IP的需求更加迫切，新思科技、Alphawave和Rambus等公司的业绩也说明了这一点。IPnest预计，未来五年（包含2023年）PCIe、内存控制器（DDR）、以太网&D2D的复合年增长率分别为19.2%、18.8%和22.3%。
 

国产IP竞争力如何？

从属性来说，Imagination被中资凯桥资本收购之后，应该属于国产IP公司。不过根据当初的收购协议，Imagination的研发和专家团队基本是在英国，所以其运营模式转变并不大，因此我们不对Imagination进行展开说明。
 
那么，目前国内头部的IP公司当属芯原股份，该公司已经完成上市。根据芯原股份2023年第三季度的财报，2023 年前三季度，公司实现营业收入 17.65 亿元，同比下降 6.34%，其中境内销售收入 13.77 亿元，占营业收入比重为 78.03%，占比同比提升 18.75 个百分点；从客户属性来看，系统厂商、大型互联网公司和云服务提供商等客户群体在2023年前三季度为芯原创造了8.60 亿元营收，同比增长11.21%，占营业收入比重 48.76%。
 
在IP业务方面，目前芯原有GPU、NPU、VPU、DSP、ISP、Displayprocessor六大类处理器IP，还有超过1500种数模混合和射频IP。根据IPnest的统计数据，2022年芯原在IP领域排名全球第7位。
 
除了芯原，国内IP发展比较好的是接口IP和RISC-V内核。其中，在接口IP方面，汇集了芯动科技、芯耀辉、牛芯、灿芯、锐成芯微、井芯微、纳能微、奎芯科技、芯思原等多家企业。其中，芯动科技有不错的竞争力，该公司拥有全球首款HBM3E/2E Combo IP、GDDR6X/6 Combo IP、UCIe & Hipi Chiplet，以及PCIe5.0 SerDes等系列硬核产品。在RISC-V内核方面，国内有平头哥、芯来科技、赛昉科技等企业，这几家都比较有竞争力，其中平头哥玄铁处理器IP授权量已经超过30亿颗，芯来科技、赛昉科技不仅产品类型全，且在中高端RISC-V内核方面很有竞争力。RISC-V对国产芯片发展而言，确实是很重要的赛道。
 
当然，我们上面也提到了，IP业务具有很强的依附性，需要大厂在芯片设计中使用，或者进入到大型EDA公司的标准器件库中，都会带来很大的业绩增长。目前国内EDA企业实际上也在布局IP，比如华大九天、概伦电子、合见工软等公司都有自己的IP业务。不过，相较而言，和新思科技、Cadence这种已经形成体系的EDA公司相比，还有很长的路要走。
 
由于IP处于最上游，因此其创新难度是非常高的，且创新风险也非常大，根据芯原2021年财报，该公司的研发投入大概是营收的三分之一，这个比例是非常高的。不过，随着IP核在芯片设计中占比越来越高，加上chiplet的创新模式，国产IP有更大的发展机会，也需要更坚定的投入。
 

结语

半导体IP处于产业的最上游，是集成电路设计产业的核心要素和竞争力体现。同时，IP业务发展需要大公司芯片设计和EDA公司的带动，这给国产IP发展带来了更大的挑战。不过，目前国内已经有芯原这种进入世界前十的IP公司，相信随着RISC-V和chiplet的发展，国产IP会有更大的机会。