半導體IP(Intellectual Property)是指在集成電路設計過程中,經過驗證的、可重復使用且具備特定功能的集成電路模塊,它能幫助降低芯片開發(fā)的難度、縮短芯片的開發(fā)周期并提升芯片性能,凝聚著設計者的智慧和擁有的知識產權,是集成電路產業(yè)鏈上游的關鍵環(huán)節(jié),也被稱為“芯片產業(yè)皇冠上的明珠”。
根據IPnest在今年4月最新發(fā)布的“設計IP報告”,2022年全球設計IP市場收入達到了66.7億美元,高于2021年的55.6億美元,繼2021年和2020年分別增長19.4%和16.7%之后,再度實現(xiàn)20.2%的增長。該機構同時預測稱,設計IP市場規(guī)模到2025年將超過100億美元,復合年增長率(2021年-2026年)為16.7%。
IP產品可分為CPU、內存IP、接口IP、GPU等類別,在接口IP類別中,目前新思科技以55.6%的市場份額位列首位。按以IP許可收入進行排名,2022年,新思科技以29.7%的市場份額名列第一,Arm以25.2%緊隨其后,Cadence和Alphawave則分別以6.7%和4.4%排名第三和第四。
2022年IP供應商許可收入排名
25年,摘下“芯片產業(yè)皇冠上的明珠”
“成功只青睞有準備的人”。
能成為全球第一的接口、基礎IP、嵌入式存儲器和物理IP供應商,以及業(yè)界領先的架構IP供應商,新思科技一路走來也絕非易事。作為全球排名第一的EDA廠商,新思科技從1990年代起就開始建立IP庫,到今天成為覆蓋接口IP、基礎IP、處理器IP和安全IP四大領域的“一站式”IP供應商,在過去的25年里,新思科技通過收購整合和持續(xù)發(fā)展,創(chuàng)建并逐步擴大了屬于自己的IP產品矩陣,可以用最廣泛、最完整的IP解決方案來支持這一定位。
1990年代,奠定基礎
1990年代,當時的半導體產業(yè)規(guī)模還很小,全球半導體產業(yè)的營業(yè)額僅為505億美元。新思科技在當時推出DesignWare Foundation Library,誕生了當前使用最廣泛的基礎IP庫——DesignWare庫。
2001-2010年,不斷壯大
這十年間,新思科技認為基于標準的通信協(xié)議的使用呈爆炸式增長,更多的精力需要集中在設計的差異化部分,而不是開發(fā)基于標準的IP。圍繞這一共識,新思科技展開收購并通過整合及整體發(fā)展,完善并優(yōu)化各類IP產品:
2002年,收購inSilicon,將PCI-X、USB、IEEE 1394和JPEG等流行的接口協(xié)議添加入DesignWare IP產品組合中。
2004年,收購Cascade Semiconductor,完善了DesignWare PCI Express端點解決方案。同年,收購Accelerant Networks,帶來了SerDes(串行器-解串器)技術。
2007年,發(fā)布DesignWare USB 2.0 nanoPHY,并收購Mosaid的DDR內存控制器和PHY IP。
2008年,發(fā)布全系列經過硅驗證的DDR3和DDR2 IP解決方案,并宣布了完整的SuperSpeed USB 3.0 IP解決方案。
2009年,并購MIPS的模擬業(yè)務部門,新增了ADC、DAC、音訊編碼器與電源管理等模擬IP。同年,推出minPower Components、PCI Express 3.0(8.0GT/s)等新產品。
2010年,收購Virage Logic,增加了邏輯庫和嵌入式存儲器,以及ARC處理器。此外,還推出了第三代USB 2.0 PHY – USB 2.0 picoPHY、40納米數(shù)據轉換器、支持六種DDR標準的DDR multiPHY等多款新品。
2011-2020年,進入領先地位
2011年,是具有里程碑意義的一年。這一年里,DesignWare STAR存儲系統(tǒng)芯片出貨量達到10億個,DesignWare SuperSpeed USB 3.0 IP獲得超過40個設計,GUC使用DesignWare IP流片出30個客戶芯片,與TSMC、UMC在28納米工藝上的合作也取得了突破。
IP產品方面,業(yè)界首個支持六種標準的28nm Multi-Gear MIPI M-PHY IP、DDR4內存控制器和PHY、MIPI UniPro和UFS、20nm STAR Memory System中芯國際40納米低泄漏工藝的設計和IP等重磅產品也紛紛上市。
2015-2020年,新思科技收購的步伐依舊沒有停止。從收購Silicon Vision (Bluetooth) Bluetooth Smart IP、Elliptic(Security IP),到收購Sidense、Kilopass (OTP NVM),擴展了DesignWare?非易失性存儲器(NVM)IP解決方案和單晶體管(1T)和雙晶體管(2T)位單元OTP NVM IP,再到收購eSilicon IP(部分)、Invecas IP(部分)Assets(GPIOs, Speciaity, Memories),以及Moortec(PVT Sensors),新思科技在安全IP、物理IP、存儲IP、嵌入式內存IP、模擬和接口IP方面的實力得到持續(xù)加強。
2021-2023年,應對伴隨AI、HPC等高速發(fā)展而來的復雜挑戰(zhàn)
隨著來自以數(shù)據為中心的應用、Hyperscalar、數(shù)據中心、存儲、有線和無線網絡以及新興人工智能對越來越高帶寬的需求,以PCIe、以太網和SerDes或內存控制器IP為代表的接口協(xié)議得到了快速增長。新思科技為此強化了在接口IP領域的布局,通過不斷地收購和推陳出新,使自身在該領域的市場份額達到了55.6%。
2021年,新思科技收購了MorethanIP(200G/400G/800G ENET Controllers),使DesignWare以太網控制器IP產品組合得到了進一步擴充,新增適用于200G/400G和800G以太網的MAC和PCS,將為客戶提供面向網絡、AI和云計算片上系統(tǒng)(SoC)的低延遲、高性能全線以太網IP解決方案,并補充了新思科技現(xiàn)有的112G以太網PHY IP解決方案。
同時推出的還有業(yè)界首個面向PCIe 6.0的完整IP解決方案,包括控制器、PHY和驗證IP,可實現(xiàn)PCIe 6.0片上系統(tǒng)設計的早期開發(fā);為HPC、AI和網絡等應用提供SoC所需高帶寬和低延時的完整Die-to-Die IP解決方案;以及助力實現(xiàn)3500TOPS性能全新神經處理器IP。
與此同時,新思科技也進一步強化了與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴間的合作。例如2021年,其DesignWare接口、邏輯庫、嵌入式存儲器和PVT監(jiān)控IP核解決方案就協(xié)助20多家領先半導體公司在臺積電N5制程上實現(xiàn)一次性流片成功,滿足了先進汽車高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)和信息娛樂、AI加速器、服務器、網絡和移動等系統(tǒng)級芯片(SoC)設計所需的嚴格功耗、性能和面積(PPA)要求。
另一個代表性案例來自2022年新思科技與Arm的合作。當年7月,新思科技宣布其設計、驗證和IP解決方案經過優(yōu)化,可為基于Arm?v9架構的新一代SoC提供業(yè)內領先的性能功耗比。同時,包括CPU群集、片上系統(tǒng)、芯片網絡、通用中斷控制器和系統(tǒng)內存管理單元在內的PCI Express?(PCIe?)子系統(tǒng)在與Arm IP集成后,幫助Arm SystemReady計劃解決了高性能計算系統(tǒng)設計的若干關鍵問題。
類似的合作案例還有很多??傮w來看,新思科技構建的IP產品組合已經超越了模塊本身,成為了一種適合多種不同應用場景的完整解決方案。
結語
IP在芯片產業(yè)有著崇高的地位,和EDA工具并稱為“芯片產業(yè)皇冠上的明珠”。一個完整、出色的IP應用解決方案如何更好地賦能科技行業(yè),需要攜手生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴,與芯片設計公司、晶圓廠、封測廠、終端用戶一起共同釋放IP能量。
但IP的整合又不是簡單的“復制粘貼”,不同IP供應商之間的關系也不是粗暴的“你死我活”。作為全球化產業(yè),半導體產業(yè)鏈的分裂會對產業(yè)發(fā)展速度和效率帶來很大影響,任何一家公司要把芯片做好給全世界使用,對產品質量、可靠度和性能都有著很高的要求。
當前,芯片產業(yè)正經歷新一輪劇變,傳統(tǒng)IP業(yè)務在新興市場需求下正面臨新的機遇與挑戰(zhàn),為全球各地的芯片設計公司提供出色的技術平臺,與合作伙伴共同成長,是包括新思科技在內的所有IP公司的定位和價值所在,也是他們業(yè)務和生態(tài)增長的天然動力。