国产IP迎来黄金期,一文读懂IP内涵和发展格局

半导体IP指在集成电路设计中,经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电路模块,通常由第三方开发。

IP位于集成电路产业链上游,主要客户是设计厂商。独立IP厂商的出现主要源于半导体设计行业的分工。设计公司无需对芯片的每个细节进行设计,通过购买成熟可靠的IP方案,实现某个特定功能。设计人员以IP核为基础进行设计,类似搭积木的开发模式,可大大降低芯片的设计难度、缩短芯片的设计周期并提升芯片性能。

IP基本分类

●按开发完成度分类,IP商提供软核、固核和硬核三种,助力芯片开发。

如果将IP核比作“芯片图纸”,则软核相当于楼房的设计图纸,包括设计理念、单元分布、电梯分布、房间大小等,但不涉及建筑材料等;固核相当于楼房的渲染效果图,可见楼房建成后的效果,包括墙壁颜色、厚度等细节,但固核依然不能保证设计商能建设出合规的楼房;硬核相当于大口施工图,可详细到管线排布、楼梯和墙壁的材料、尺寸等参数,只要按图施工,就一定能成功,但可能存在特定场景实用性的能耗等问题。

可见,三种方式的设计完成度由低到高,对设计商的要求由高到低,设计商的发挥空间也由高到底。从软核到硬核,对IP提供商的要求不断提高,例如,国内IP领军企业芯动科技(INNOSILICON)就是为数不多的提供硬核IP一站式解决方案的企业。

●按收费方式分类,IP商提供许可和版税两种模式,其中版税占据较大份额。

在许可(Licensing)模式下,设计商按IP授权次数付费,是一次性产品授权费。在版税(Royalty)模式下,设计商按制造的芯片数量付费,是跟产品销量挂钩的授权费。2019年版税收费方式占比近半,由于未来市场技术更新迭代迅速,预计版税模式仍将盛行。从全球IP龙头ARM公司的收入结构来看,约2/3为版税收入,而许可收入仅占1/3左右。一般来说,一次性技术授权费用在100万-1000万美元之间,版税提成比例在1%-2%之间。

●按产品种类分类,IP商提供包括处理器IP、有线接口IP、物理IP等不同产品。

处理器IP主要包括中央处理器IP(CPU IP)、图形处理器IP(GPU IP)、神经网络处理器IP(NPU IP)、视频处理器IP(VPU IP)、数字信号处理器IP(DSP IP)、图形信号处理器IP(ISP IP)六大类。接口IP主要包括通用串行总线(USB IP)、串行高级技术附件(SATA IP)高清多媒体接口/显示端口(HDMI/DP IP)等。物理IP主要包括数模混合IP、射频IP等。据了解,国内IP企业中能提供这些多样化IP产品的主要是芯动科技和芯原股份。

IP发展格局

处理器IP份额最大,数据中心驱动接口IP成为最快增长品类。过去十年智能手机的快速普及使得处理器IP份额迅速增长,虽然在近三年份额有所下降,但2019年占比仍达51%,为所有IP中份额占比最高的类别。而接口IP份额今年来逐步提升,从2015年的16.5%提升至2019年的22.1%。2019年接口IP的市场规模为8.7亿美元,是2009年2.2亿美元的近4倍。“其他物理IP”和“其他数字IP”的份额也有所提升。

预计处理器IP将继续占据最大市场份额,并以稳健增速增长。处理器IP由于被广泛应用于消费电子、汽车等行业,比如在汽车行业中,它们用于高级驾驶辅助系统(ADAS)和信息娱乐系统。

随着未来对各种垂直领域的微处理器(MPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)和图形处理单元的需求增加,处理器IP预计将在若干年内继续占据半导体IP的最大市场份额,并以稳健的增速增长。

接口IP最具潜力

数据中心将驱动接口IP快速增长,接口IP成为最具潜力的IP品类。

由于市场对高速、低功耗、高扩展性存储器件的需求增长,以及存储器在互联设备和可穿戴产品中的需求增长,接口IP市场预计将在未来快速增长。

此外,随着数据中心应用(如服务器、有线网络和4G/5G基站等)的增加,扩大了高级存储器控制器(DDR4,HBM2,GDDR6),PCIe和以太网,以及新兴的芯片对芯片(D2D)解决方案等的需求,进而带动接口IP增长。因此,未来将从以智能手机爆发式增长为主要驱动力的时代切换为以数据中心为主要驱动力的时代,接口IP将成为最具发展潜力的IP品类。

国产接口IP实现领跑

据悉,芯动科技(INNOSILICON)作为中国芯片IP领军企业,在接口IP领域实力可比肩国际领先水平,连续10年国内市场份额遥遥领先。

芯动科技IP在满足国际通用标准的同时,还可根据客户应用场景进行面积、功耗等PPA优化,一步到位交钥匙快速集成,全程为客户产品成功保驾护航,实现芯片差异化竞争优势。尤其在以下领域赶超业界:

●DDRn系列产品

芯动科技DDR5/4、LPDDR5/4 Combo PHY & Controller,全系列顶级的存储接口解决方案,具有高性能/低功耗/小尺寸/可扩展设计的核心优势,定制延展支持DDR5/LPDDR5/HBM高端解决方案,支持全定制硬核和SI封装方案,一站式无忧集成IO,PCB PI/SI全套解决方案。

●Serdes系列产品

芯动科技超高速SERDES PHY,覆盖最广的多用途高速串行接口,具有可定制/低功耗/高可靠/高兼容性/高性能的核心优势。支持32Gbps以内的各种串口协议 ,包括USB3.2 /SATA3 /PCle4 /10GE /Rapid IO /UFS等,可选封装PCB、全套SI服务,适应下一代高速有线和无线5G基础设施、人工智能、数据中心等应用,并即将推出56 Gbps Serdes。

●PCIe系列产品

芯动科技PCIe 5.0/4.0 PHY,数据率高达16 Gbps并向下兼容PCle3.0/2.0/1.1。规模量产,功耗面积优化到位,可选封装PCB,一站式SI服务,可Combo定制支持各高性能Serdes应用。

●USB系列产品

芯动科技2.0/3.0/3.1/3.2/HSIC PHY(Host/Device/OTG/Hub),每年出货过亿,全球出货领先的全系列一站式USB解决方案,全兼容所有主流USB主从设备和协议,实现高性能/低功耗/小尺寸。