如今，半導(dǎo)體IP已成為集成電路設(shè)計與開發(fā)中不可或缺的核心要素。此前我國絕大部分的芯片都建立在國外公司的IP授權(quán)或架構(gòu)授權(quán)基礎(chǔ)上，但這幾年，隨著對底層技術(shù)的重視以及國產(chǎn)化需求的快速提升，本土半導(dǎo)體IP供應(yīng)商迎來了良好的發(fā)展機會。

　　半導(dǎo)體IP是指集成電路（IC芯片）、邏輯或單元布局設(shè)計的可重復(fù)使用單元。根據(jù)不同的設(shè)計IP，半導(dǎo)體IP市場可分為接口IP、處理器IP、存儲器IP以及其他IP（模擬到數(shù)字IP和數(shù)字到模擬IP）。在這幾大領(lǐng)域，國內(nèi)已經(jīng)均有本土企業(yè)在布局。

　　熱鬧的接口IP賽道

　　隨著數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)通信速度和性能需求的不斷提升，接口IP正成為最具發(fā)展?jié)摿Φ腎P分類。據(jù)市場分析公司IPnest預(yù)測，排名前5的接口IP產(chǎn)品在2025年的總營收將達到25億美元，從2020年到2025年的年復(fù)合增長率為19%。接口IP主要是指以太網(wǎng)、DDR、PCIe、USB、MIPI、SATA等接口的IP核。不同的接口在不同的產(chǎn)品垂直領(lǐng)域中具有重要意義，這使得接口IP極為重要。

　　在接口IP領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)眾多，主要有芯動科技、芯耀輝、牛芯、銳成芯微、納能微、橙科微、和芯微、芯思原、燦芯、奎芯等。這些廠商已經(jīng)涉獵了多種類的接口IP產(chǎn)品。接下來我們挑幾個典型的接口IP，看看國內(nèi)IP供應(yīng)商的實力如何。

　　就拿DDR 接口IP舉例來看。DDR PHY和內(nèi)存控制器統(tǒng)稱為DDR IP，他們保證了SoC和DRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸。隨著DDR的速度不斷提升，DDR模塊的設(shè)計難度也隨之增大，所以芯片設(shè)計企業(yè)一般需要從IP公司購買DDR IP。但在DDR IP市場中，由于DDR PHY具有較高的技術(shù)門檻，所以國際廠商仍占據(jù)較高的市場份額。

　　國內(nèi)DDR IP供應(yīng)商中，芯動科技是DDR代際品類和覆蓋面相對較全的IP公司，所能支持的速率也達到了較高的水平。芯動科技的存儲接口IP全面支持JEDEC DDR5/4/3/2、LPDDR5X/5/4X/4/3/2、HBM3/2e，均包含PHY和控制器IP。此外芯動科技還是從GDDR5到GDDR6X全覆蓋的IP廠商，據(jù)其官網(wǎng)所述，GDDR6X是世界上第一個經(jīng)過硅驗證且的商用GDDR6/6X IP，為全球高性能芯片公司提供了重要的接口技術(shù)。芯動的合作伙伴美光在官網(wǎng)撰文表示，“這個IP改變了人工智能版圖”！

　　再就是牛芯和燦芯。牛芯半導(dǎo)體能為客戶提供DDR3/4/5和LPDDR2/3/4/4x/5 IP組合解決方案。燦芯的YouDDR IP可支持LPDDR2、DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4/4x和DDR5等應(yīng)用，支持從667Mbps 到4800Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　安徽芯思原是由芯原和新思等4家公司共同投資設(shè)立。芯思原傳承了芯原與新思成熟工藝節(jié)點的芯片接口和模擬IP，并致力于此類IP往中國新建的40/55nm foundry的移植開發(fā)。在DDR IP接口領(lǐng)域，芯思原有DDR3/2、DDRmultiPHY、DDR4 multiPHY三種，可支持DDR 2、DDR3、DDR4、LPDDR2、LPDDR3等應(yīng)用。

　　芯耀輝研發(fā)團隊正在集中力量自主研發(fā)28/14/12納米及以下先進工藝IP研發(fā)和服務(wù)，芯耀輝也開發(fā)了DDR PHY IP產(chǎn)品。目前尚不太清楚芯耀輝所能支持的DDR具體應(yīng)用有哪些，但芯耀輝正從可靠的SI（信號完整性）和PI（電源完整性）分析、高可靠性訓(xùn)練設(shè)計、高性能DDR IO設(shè)計和多頻點快速切換4方面入手，攻克DDR PHY技術(shù)瓶頸。

　　除了DDR IP之外，高速SerDes接口IP已經(jīng)成為了近年來研究的熱點。在這方面，國內(nèi)的芯動科技可提供16/32/56/64Gbps多標(biāo)準(zhǔn)SerDes全套解決方案，并已實現(xiàn)了最高5nm的設(shè)計，其中25G/32Gbps SerDes已經(jīng)量產(chǎn)，56Gbps SerDes已經(jīng)發(fā)布，64Gbps SerDes即將發(fā)布，正在攻克112Gbps SerDes技術(shù)。牛芯半導(dǎo)體可支持25/28/32Gbps的速率。和芯微與燦芯能為客戶提供1.25-12.5Gbps多速率SerDes IP方案。納能微電子有0.6G-12.5G通SerDes IP核。銳成芯微的SerDes IP最高速率可達16G，可支持USB、PCIe、SATA等接口協(xié)議。

　　再一個推動接口IP發(fā)展的技術(shù)則是Chiplet，進入2022年，國際大廠已經(jīng)陸續(xù)推出了Chiplet的產(chǎn)品，國內(nèi)芯片企業(yè)對Chiplet也是一致看好。Chiplet的發(fā)展也誕生了高速Die to Die接口的需求。但Chiplet與傳統(tǒng)接口相比，其對帶寬和時延的需求則更高，設(shè)計者還需要對工藝和封裝有很深的了解，所以這也進一步增加了相關(guān)接口IP的設(shè)計復(fù)雜度。

　　在Chiplet的接口IP方面，國內(nèi)芯原和芯動科技已經(jīng)推出了實質(zhì)性的產(chǎn)品。芯原是大陸首批加入UCIe產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)，基于“IP芯片化，IP as a Chiplet”和“芯片平臺化，Chiplet as a Platform”兩大設(shè)計理念，芯原推出了基于Chiplet架構(gòu)所設(shè)計的高端應(yīng)用處理器平臺，目前該平臺12nm SoC版本已完成流片和驗證，并正在進行Chiplet版本的迭代。

　　另一邊，3月初英特爾等十家行業(yè)巨頭共同推出UCle后不到三周，芯動科技就宣布率先推出自主研發(fā)物理層兼容UCIe標(biāo)準(zhǔn)的IP解決方案——Innolink Chiplet。據(jù)悉，這是國內(nèi)首套跨工藝、跨封裝的Chiplet（芯粒）連接解決方案，且已在先進工藝上量產(chǎn)驗證成功。目前，芯動科技也已經(jīng)成為UCIe聯(lián)盟成員之一。

　　除此之外，也有其他IP供應(yīng)商正在背后蓄力研發(fā)，如芯耀輝也已加入UCIe聯(lián)盟等。奎芯科技未來也將重點打造基于互聯(lián)IP的Chiplet產(chǎn)品。

　　在多媒體接口IP領(lǐng)域，芯動科技有全棧高清多媒體接口IP和音視頻解決方案，支持HDM 2.1/2.0/1.4接口，支持96 db以上的Audio Codec錄音和播放。芯動科技還有全系列的MIPI低功耗高速串行接口，包括MIPI D-PHY/C-PHY/M-PHY，其中C-PHY傳輸速率高達7.8Gbps/Trio。其他還有，芯思原的多媒體接口IP也可支持HDM 2.0 / 1.4；銳成芯微擁有MIPI D-PHY；和芯微有MIPI D-PHY（傳輸速率高達1.5Gbps）和M-PHY（6Gbps）兩種。

　　國產(chǎn)處理器IP供應(yīng)商顯露鋒芒

　　處理器IP是一種數(shù)字電路，用于完成取指令、執(zhí)行指令及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，主要包括CPU IP、GPU IP、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器IP（NPU IP）、視頻處理器 IP（VPU IP）、DSP IP、圖像信號處理器 IP（ISP IP）等。

　　由于處理器IP主要應(yīng)用于消費電子汽車等行業(yè)，這些領(lǐng)域的數(shù)量巨大，也使得處理器IP從中獲益，迅速成長為全球最大的IP種類。未來隨著新能源汽車和自動駕駛的普及，汽車對各種微處理器（MPU）、微控制器（MCU）、數(shù)字信號處理器（DSP）和圖形處理單元的需求增加，處理器IP將在未來很長一段時間內(nèi)繼續(xù)占據(jù)半導(dǎo)體IP的最大市場份額。

　　國內(nèi)能提供處理器IP的企業(yè)還相對較少。芯原是國內(nèi)較大的處理器IP供應(yīng)商，此外還有寒武紀(jì)、平頭哥、芯來科技、華夏芯等均提供不同種類處理器IP廠商。

　　目前芯原能提供包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP、顯示處理器 IP的6大處理器IP。2021年度，公司實現(xiàn)營業(yè)收入21.39億元，同比增長42.04%。其中，知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)使用費收入 6.10 億元，同比增長 21.00%；特許權(quán)使用費收入 0.96 億元，同比增長19.63%；總的IP授權(quán)業(yè)務(wù)為7.06億元，同比增長20.81%。接下來，芯原將著力發(fā)展Chiplet業(yè)務(wù)以及RISC-V生態(tài)的發(fā)展。

　　國內(nèi)IP與國際領(lǐng)先水平的差距很大，所以國產(chǎn)企業(yè)也在從多處尋找機會，在物聯(lián)網(wǎng)碎片化環(huán)境中，開源指令集的RISC-V架構(gòu)具有廣泛的發(fā)展前景。而且RISC-V處于發(fā)展早期，在量產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化方面，國內(nèi)外差距并不大。在這方面，國內(nèi)的平頭哥、芯來科技、 賽昉科技這幾年正在大力發(fā)展和推廣RISC-V IP。

　　平頭哥半導(dǎo)體成立于2018年9月19日，2021年10月，平頭哥宣布全棧開源玄鐵RISC-V系列處理器IP，包括玄鐵E902、E906、C906、C910，以及基于玄鐵的多操作系統(tǒng)的全棧軟件及工具。

　　芯來科技是中國大陸本土專業(yè)的RISC-V處理器IP公司。自2018年成立以來芯來，相繼推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列產(chǎn)品覆蓋了從低功耗到高性能的各種場景需求。據(jù)悉，芯來的處理器IP方案采用工業(yè)級穩(wěn)健的Verilog編碼，具有良好的可讀性，相比國外其他家同類IP產(chǎn)品，具有明顯的PPA與質(zhì)量優(yōu)勢。

　　賽昉科技（StarFive）于2018 年成立，提供全球領(lǐng)先的基于RISC-V的CPU IP、SoC、開發(fā)板等系列產(chǎn)品。成立至今，賽昉科技已相繼推出了基于RISC-V的系列產(chǎn)品：全球首款智能視覺處理平臺、全球支持指令最全的高性能微處理器內(nèi)核以及全球首款A(yù)I單板計算機。

　　最近幾年發(fā)展火熱的人工智能似乎也成為IP廠商發(fā)力的機會，代表廠商如寒武紀(jì)、地平線。寒武紀(jì)的IP業(yè)務(wù)主要聚焦終端智能處理器IP業(yè)務(wù)。目前主要有1M系列和1H系列。在2020年的財報說明會上，寒武紀(jì)透露，目前搭載終端智能處理器IP的智能設(shè)備數(shù)量已超過1億臺。2021年寒武紀(jì)來自IP授權(quán)和軟件的營收為687萬元。面對當(dāng)下整車廠造芯的大需求，地平線已經(jīng)開放其人工智能專用處理器BPU IP授權(quán)，以此來滿足自研能力強的部分車企的需求。

　　此外，國內(nèi)還有在異構(gòu)處理器IP布局的廠商。華夏芯是異構(gòu)處理器IP的提供商，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CPU、DSP、GPU和AI處理器IP，基于創(chuàng)新的 “統(tǒng)一指令集架構(gòu)”、微架構(gòu)和工具鏈，面向物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算和云計算應(yīng)用，提供高性能和高能效等不同系列的定制化芯片產(chǎn)品。華夏芯已構(gòu)建由100多項全球?qū)＠M成的知識產(chǎn)權(quán)體系，填補了國產(chǎn)異構(gòu)處理器領(lǐng)域的空白。

　　不可不做的存儲器 IP

　　存儲器約占全球半導(dǎo)體產(chǎn)值的三分之一，市場高度集中。存儲不是一個好做的行業(yè)，而存儲IP更是。存儲IP是基礎(chǔ)IP的一種，是ASIC和SoC設(shè)計中的必備組成成分，也是技術(shù)門檻極高的細分領(lǐng)域，供應(yīng)商主要以海外為主。國際上僅Arm、Synopsys、M31、Faradya等能提供完整的存儲器IP，國內(nèi)的方案還不多，但也有一些國內(nèi)企業(yè)在存儲IP領(lǐng)域上攻堅。

　　銳成芯微致力于高可靠性嵌入式非易失性存儲（eNVM）IP的研發(fā)，包括LogicFlash? MTP、LogicEE? EEPROM、LogicFlash Pro? eFlash等。據(jù)悉，其LogicFlash?能夠?qū)崿F(xiàn)單顆IP上同時滿足eFlash和EEPROM的要求，分別用于代碼存儲和數(shù)據(jù)存儲。它既有邏輯工藝/BCD工藝/HV工藝的兼容性，又有flash的優(yōu)良特性。

　　據(jù)了解，eNVM IP通常具有很高的技術(shù)壁壘，有大量的專利保護，后進入者很難突破已有的技術(shù)保護壁壘，這是由于eNVM IP與工藝器件特性強相關(guān)，有很嚴(yán)格的可靠性的要求，如數(shù)據(jù)保持能力、擦除和寫入次數(shù)等，這些性能都會受工藝以及存儲單元結(jié)構(gòu)的影響。

　　蘇州騰芯微（IPSOAR）成立于2018年，公司產(chǎn)品主要包括內(nèi)存編譯器、TCAM編譯器、SRAM定制等。IP覆蓋了從180nm到14nm先進工藝，可應(yīng)用到不同的ASIC和SOC產(chǎn)品上。

　　其他IP

　?。MIP/數(shù)模混合 IP/射頻 IP）

　　除了上述這幾類之外，IP還包括一些其他物理IP，如模擬IP、射頻IP以及數(shù)?；旌螴P等等。

　　銳成芯微的模擬IP和數(shù)?；旌螴P結(jié)合了獲得專利的超低功耗技術(shù)，功耗可低至幾十納安。其低功耗和超低功耗模擬IP組合包括電源類IP、時鐘類IP、ADC/DAC/Audio CODEC、傳感器IP、檢測IP、LVDS IP等。銳成芯微還可提供具有低功耗、高性能的RF IP，包括低功耗藍牙，雙模藍牙（BLE&BT）、Wi-Fi6等。

　　針對物聯(lián)網(wǎng)連接應(yīng)用，芯原在 22nm FD-SOI 工藝上布局了較為完整的射頻IP，種類包括雙模藍牙、低功耗藍牙、NB-IoT、GNSS及802.11ah低頻IP。目前其所有射頻IP已經(jīng)完成IP測試芯片的流片驗證。除射頻IP外，芯原還開發(fā)了基帶IP，可以為客戶提供完整的解決方案。目前NB-IoT、低功耗藍牙、GNSS及802.11ah低頻IP都已有客戶授權(quán)。

　　和芯微的音頻編解碼可提供16位至24位高精度音頻轉(zhuǎn)換，高速AD提供位寬10bit/12bit，采樣速率可達200MHz。奎芯也在做一些模擬IP，包括ADC、PLL、LDO、PVT Sensor。

　　結(jié)語

　　眾所周知，IP是門苦生意，付出多回報少，誰做誰知道。這幾年在國產(chǎn)替代的大背景下，國產(chǎn)半導(dǎo)體IP也開始逐漸被國內(nèi)客戶支持，國內(nèi)半導(dǎo)體IP供應(yīng)商得以根據(jù)客戶的需求進行反饋和快速的更新迭代，部分IP廠商已經(jīng)在點上取得了一定的突破。散點聚合，終將成線。