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稀缺性赛道上的国产半导体IP
《华东科技》     发布时间:2021-01-27 09:21:13.0    

今年6月,苹果在WWDC 2020全球开发者大会上宣布,将开发基于ARM架构的自研Mac处理器后,引起了业界的轩然大波。苹果宣布将采用自研ARM芯片,无疑给原本就份额巨大的ARM生态再带来一重助推力,有机构称,“ARM席卷一切的时代已来”。

随着集成电路技术的不断升级,芯片设计复杂程度也逐步提升,行业分工趋于细化,IP产业因此应运而生。半导体IP是指集成电路设计中预先设计、验证好的功能模块,是实现系统芯片的基本构件,它在集成电路设计与开发工作中是不可或缺的要素。IP的高技术密度、集中的知识产权以及昂贵的商业价值,使其一直处于产业链的顶端。因此,在半导体行业,IP被视为处在上游关键位置的产业环节。

一般IP公司采取的经营模式为SiPaaS(“芯片设计平台即服务”),是一种轻资产类型。采用该模式的公司实际上并没有自有品牌芯片产品,而是提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务。它们在资金回收方式上,前期受客户委托进行设计时,获取的收入就能够覆盖设计成本,且SiPaaS只参与初期的生产管理环节,后续产品销售、技术支持等都由芯片设计公司完成,因此在财务表现上,半导体IP也显示出良好的盈利能力。


全球的半导体IP市场

IP对于提高高级设计流程的设计生产率至关重要,因此在半导体市场上具有巨大的潜力。

目前,全球半导体IP市场主要被英美企业垄断,呈现出高度集中趋势。2019年全球前十大供应商合计占比78.1%,7家为美国和英国企业,其中最大的IP供应商为英国的ARM,占据了40%以上的全球市场份额,排名第二、第三的企业美国Synopsys、美国Cadence分别占据超过18%和接近6%的全球市场份额。

从市场分析公司IPnest发布的关于2019年全球半导体IP厂商的营收排名数据可以看出,2019年全球半导体IP市场总价值约为39.4亿美元,比2018年的37.4亿美元增长了5.2%。但考虑到半导体市场在2019年下降了约15%,且IP特许权使用费(royalties)通常与芯片销售价格挂钩,这说明IP在半导体市场的渗透率进一步提高了。

ARM在全球半导体IP市场中处于技术领先地位,它设计了一系列相互关联的IP,包括微处理器、物理IP以及支持软件和工具。

在IP总收入方面,ARM也一直保持着市场领先地位。ARM曾经控制着IP市场50%的份额,但是在市场竞争不断加强的情况下,最近两年市占率有所下降,从2018年的44.7%下降到了2019年的40.8%。

不过,虽然全球半导体IP市场由巨头垄断,但从纵向来看还是有些喜人的变化。2017年,全球前十大供应商的份额合计达到84.6%,但2018年降至80.1%。这也说明了市场参与者在增多,且竞争力也在逐步加强,新鲜血液的加入,也有利于整个产业的健康发展。

今年,ARM提议将其两个物联网服务集团(ISG)业务(物联网平台和Treasure Data)转让给新实体。此外,ARM方表示,在拟议的转让完成后,ARM将加深对核心半导体IP业务的关注。


国产半导体IP如何破局?

实际上,先前国内对IP的讨论一直不多,直到去年ARM断供华为的消息爆出加剧了IP国产化的急迫性,IP也受到较大关注,发展IP国产替代已成为不可逆转的技术浪潮。

在中国,半导体IP市场起步较晚。但令人惊喜的是,随着如今国产替代的加速发展,创立于2001年的芯原股份依靠30人团队,以为中芯国际研发的标准单元库为起点,开创了国内的IP授权先河。

在国内,涉及半导体IP业务的公司也有,例如今年刚刚登陆科创板的寒武纪、以EDA为核心业务的华大九天等,但它们大多还处在细分领域,芯原股份则是布局较广者。

国产厂商芯原股份是一家主营一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务的明星企业,位于半导体产业链的上游。其依托SiPaaS的商业模式和强大的研发能力成为中国大陆排名第一、全球排名第七的半导体IP授权服务提供商。其公司的客户覆盖了英特尔、博世、Facebook、谷歌、中兴通讯、大华股份等众多国内外知名企业。

据民生证券测算,2019年主营IP授权的公司Arm(采用半年报数据)和CEVA整体毛利率分别为93.56%和88.40%。但相比之下,芯原股份的表现似乎更加亮眼,在2019年其IP授权业务的毛利率为94.78%。但在全球半导体IP市场的份额中,芯原股份的占比尚不足2%,同时其所积累的IP多是依靠并购而来,缺乏自主可控的IP。

据《上海证券报》报道,8月6日,在芯原股份科创板IPO网上路演环节,有投资者向芯原股份的董事长、总裁戴伟民问及我国芯片产业发展的瓶颈。戴伟民表示,随着工艺节点的演进,单一芯片上集成的IP数量越来越多,单个IP的开发成本也越来越高。

戴伟民介绍,为了解决这一瓶颈问题,芯原股份提出IP as a Chiplet(IaaC)理念,旨在以Chiplet(小芯片)实现特殊功能IP的“即插即用、模块化组装”,解决7nm及以下先进工艺中的性能与成本平衡,降低较大规模芯片的设计时间和风险。

IP技术壁垒较高,进入难度大,但研发并不是决定实力的唯一因素。IP需要长期的技术积累,也需搭建完备的生态,需要持续的研发投入,同时也考验企业的商业策略和能力。因此,IP技术壁垒较高,进入难度大。

ARM能够成为移动时代王者的核心因素,除了它的CPU和GPU架构等核心IP,还在于联合合作伙伴建立了IP核-芯片-应用的一体化生态,从而形成了高壁垒。

但生态搭建需要时间,这离不开客户的积累。

截至去年底,芯原股份累计向250多家客户进行IP授权,去年授权次数仅有65次。但ARM仅去年签署的授权许可协议就已经达到了1767份,近五年的客户累计超过450个,其中包括了IBM、高通、英伟达、微软、苹果等全球知名公司。这为ARM搭建完善的生态系统供应链提供了基础。

因此,国产IP要弯道超车,或者说打破ARM垄断,具备开源生态的指令集RISC-V是目前最大的机会。

对此,芯原股份董事会秘书施文茜也表示,在物联网的碎片化环境中,开源指令集的RISC-V架构具有广泛的发展前景。早在2018年,芯原股份就牵头建立中国RISC-V产业联盟(CRVIC),作为首任理事长单位,公司已投资中国第一家专业RISC-V IP公司。

如今,随着物联网、云计算、人工智能、大数据和5G通信等新应用的兴起,半导体产业也继PC和智能手机后进入了一个新的发展周期,这也将推动半导体IP市场持续增长,为中国IP市场带来助力。半导体IP是一个一旦建立了壁垒,就很难打破的行业。因此,对于本土的IP从业者来说,这是一个坏时代,但同时,这也是一个好时代。



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