半导体IP(Intellectual Property)是指在集成电路设计过程中,经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电路模块,它能帮助降低芯片开发的难度、缩短芯片的开发周期并提升芯片性能,凝聚着设计者的智慧和拥有的知识产权,是集成电路产业链上游的关键环节,也被称为“芯片产业皇冠上的明珠”。
根据IPnest在今年4月最新发布的“设计IP报告”,2022年全球设计IP市场收入达到了66.7亿美元,高于2021年的55.6亿美元,继2021年和2020年分别增长19.4%和16.7%之后,再度实现20.2%的增长。该机构同时预测称,设计IP市场规模到2025年将超过100亿美元,复合年增长率(2021年-2026年)为16.7%。
IP产品可分为CPU、内存IP、接口IP、GPU等类别,在接口IP类别中,目前新思科技以55.6%的市场份额位列首位。按以IP许可收入进行排名,2022年,新思科技以29.7%的市场份额名列第一,Arm以25.2%紧随其后,Cadence和Alphawave则分别以6.7%和4.4%排名第三和第四。
2022年IP供应商许可收入排名
25年,摘下“芯片产业皇冠上的明珠”
“成功只青睐有准备的人”。
能成为全球第一的接口、基础IP、嵌入式存储器和物理IP供应商,以及业界领先的架构IP供应商,新思科技一路走来也绝非易事。作为全球排名第一的EDA厂商,新思科技从1990年代起就开始建立IP库,到今天成为覆盖接口IP、基础IP、处理器IP和安全IP四大领域的“一站式”IP供应商,在过去的25年里,新思科技通过收购整合和持续发展,创建并逐步扩大了属于自己的IP产品矩阵,可以用最广泛、最完整的IP解决方案来支持这一定位。
1990年代,奠定基础
1990年代,当时的半导体产业规模还很小,全球半导体产业的营业额仅为505亿美元。新思科技在当时推出DesignWare Foundation Library,诞生了当前使用最广泛的基础IP库——DesignWare库。
2001-2010年,不断壮大
这十年间,新思科技认为基于标准的通信协议的使用呈爆炸式增长,更多的精力需要集中在设计的差异化部分,而不是开发基于标准的IP。围绕这一共识,新思科技展开收购并通过整合及整体发展,完善并优化各类IP产品:
2002年,收购inSilicon,将PCI-X、USB、IEEE 1394和JPEG等流行的接口协议添加入DesignWare IP产品组合中。
2004年,收购Cascade Semiconductor,完善了DesignWare PCI Express端点解决方案。同年,收购Accelerant Networks,带来了SerDes(串行器-解串器)技术。
2007年,发布DesignWare USB 2.0 nanoPHY,并收购Mosaid的DDR内存控制器和PHY IP。
2008年,发布全系列经过硅验证的DDR3和DDR2 IP解决方案,并宣布了完整的SuperSpeed USB 3.0 IP解决方案。
2009年,并购MIPS的模拟业务部门,新增了ADC、DAC、音讯编码器与电源管理等模拟IP。同年,推出minPower Components、PCI Express 3.0(8.0GT/s)等新产品。
2010年,收购Virage Logic,增加了逻辑库和嵌入式存储器,以及ARC处理器。此外,还推出了第三代USB 2.0 PHY – USB 2.0 picoPHY、40纳米数据转换器、支持六种DDR标准的DDR multiPHY等多款新品。
2011-2020年,进入领先地位
2011年,是具有里程碑意义的一年。这一年里,DesignWare STAR存储系统芯片出货量达到10亿个,DesignWare SuperSpeed USB 3.0 IP获得超过40个设计,GUC使用DesignWare IP流片出30个客户芯片,与TSMC、UMC在28纳米工艺上的合作也取得了突破。
IP产品方面,业界首个支持六种标准的28nm Multi-Gear MIPI M-PHY IP、DDR4内存控制器和PHY、MIPI UniPro和UFS、20nm STAR Memory System中芯国际40纳米低泄漏工艺的设计和IP等重磅产品也纷纷上市。
2015-2020年,新思科技收购的步伐依旧没有停止。从收购Silicon Vision (Bluetooth) Bluetooth Smart IP、Elliptic(Security IP),到收购Sidense、Kilopass (OTP NVM),扩展了DesignWare®非易失性存储器(NVM)IP解决方案和单晶体管(1T)和双晶体管(2T)位单元OTP NVM IP,再到收购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、存储IP、嵌入式内存IP、模拟和接口IP方面的实力得到持续加强。
2021-2023年,应对伴随AI、HPC等高速发展而来的复杂挑战
随着来自以数据为中心的应用、Hyperscalar、数据中心、存储、有线和无线网络以及新兴人工智能对越来越高带宽的需求,以PCIe、以太网和SerDes或内存控制器IP为代表的接口协议得到了快速增长。新思科技为此强化了在接口IP领域的布局,通过不断地收购和推陈出新,使自身在该领域的市场份额达到了55.6%。
2021年,新思科技收购了MorethanIP(200G/400G/800G ENET Controllers),使DesignWare以太网控制器IP产品组合得到了进一步扩充,新增适用于200G/400G和800G以太网的MAC和PCS,将为客户提供面向网络、AI和云计算片上系统(SoC)的低延迟、高性能全线以太网IP解决方案,并补充了新思科技现有的112G以太网PHY IP解决方案。
同时推出的还有业界首个面向PCIe 6.0的完整IP解决方案,包括控制器、PHY和验证IP,可实现PCIe 6.0片上系统设计的早期开发;为HPC、AI和网络等应用提供SoC所需高带宽和低延时的完整Die-to-Die IP解决方案;以及助力实现3500TOPS性能全新神经处理器IP。
与此同时,新思科技也进一步强化了与生态系统合作伙伴间的合作。例如2021年,其DesignWare接口、逻辑库、嵌入式存储器和PVT监控IP核解决方案就协助20多家领先半导体公司在台积电N5制程上实现一次性流片成功,满足了先进汽车高级辅助驾驶系统(ADAS)和信息娱乐、AI加速器、服务器、网络和移动等系统级芯片(SoC)设计所需的严格功耗、性能和面积(PPA)要求。
另一个代表性案例来自2022年新思科技与Arm的合作。当年7月,新思科技宣布其设计、验证和IP解决方案经过优化,可为基于Arm®v9架构的新一代SoC提供业内领先的性能功耗比。同时,包括CPU群集、片上系统、芯片网络、通用中断控制器和系统内存管理单元在内的PCI Express®(PCIe®)子系统在与Arm IP集成后,帮助Arm SystemReady计划解决了高性能计算系统设计的若干关键问题。
类似的合作案例还有很多。总体来看,新思科技构建的IP产品组合已经超越了模块本身,成为了一种适合多种不同应用场景的完整解决方案。
结语
IP在芯片产业有着崇高的地位,和EDA工具并称为“芯片产业皇冠上的明珠”。一个完整、出色的IP应用解决方案如何更好地赋能科技行业,需要携手生态系统的合作伙伴,与芯片设计公司、晶圆厂、封测厂、终端用户一起共同释放IP能量。
但IP的整合又不是简单的“复制粘贴”,不同IP供应商之间的关系也不是粗暴的“你死我活”。作为全球化产业,半导体产业链的分裂会对产业发展速度和效率带来很大影响,任何一家公司要把芯片做好给全世界使用,对产品质量、可靠度和性能都有着很高的要求。
当前,芯片产业正经历新一轮剧变,传统IP业务在新兴市场需求下正面临新的机遇与挑战,为全球各地的芯片设计公司提供出色的技术平台,与合作伙伴共同成长,是包括新思科技在内的所有IP公司的定位和价值所在,也是他们业务和生态增长的天然动力。