半导体设计ip是什么意思-半导体IP市场规模及产业链

半导体IP市场规模及产业链 【简介】半导体IP是指经过验证的、可重复使用的、具有特定功能的集成电路模块，通常由第三方开发。 半导体IP是指经过验证、可重复使用的具有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，主要客户为设计厂商。 事实上，一开始并没有独立的IP厂商。 早期，由于芯片种类有限，设计难度相对较低，大多数芯片设计公司都可以自行完成整个芯片设计过程。 早期的半导体公司不仅自己做芯片设计，还自己做芯片制造、封装、测试、销售。 这些公司就是我们现在所说的集成设备制造商（Integrated DeviceManufacturer，俗称IDM），比如英特尔（Intel）、德州仪器（TI）、摩托罗拉（Motorola）、三星（Samsung）、飞利浦（Philips）、东芝（Toshiba）等 图：集成电路产业链分类示意图。 （来源：芯原招股书） 1、第三方IP厂商的出现 由于摩尔定律的关系，半导体芯片的设计和制造变得越来越复杂和成本高昂。 单一的半导体公司往往无法承担从上游到下游的过程。 因此，到了20世纪80年代末，半导体行业逐渐走向专业化分工的模式——一些公司专门从事设计，然后交给其他公司进行晶圆代工和封装测试。

其中最重要的里程碑之一是1987年台积电（TSMC）成立。随着下游应用的拓展，芯片种类不断丰富，先进制造工艺不断演进，这增加了芯片研究的成本和开发并带来一定的研发风险。 1990年，半导体IP行业的领导者ARM应运而生。 探索知识产权许可的商业模式。 它不再设计芯片，而是以授权的形式将芯片设计方案转让给其他公司，成为半导体IP授权行业的领导者。 开始。 ARM本身不再生产处理器，而是转向处理器架构设计，并将设计方案授权给其他公司。 这种“合作伙伴”授权“IPCore”的模式为ARM开创了一个新时代。 通过开放IP授权模式，ARM迅速获得了移动处理器市场95%以上的市场份额。 它们与PC/服务器处理器霸主英特尔一起卡通人物，构成了全球半导体行业最底层的两个指令集标准。 当时，几乎所有新晋半导体设计公司都选择获得ARM授权，然后自行研发后，在台积电代工生产，形成“IP授权+半导体设计公司”的芯片研发模式+代工”，大大降低了芯片的成本。 随着VLSI设计和制造技术的发展，集成电路设计已进入SoC时代，设计变得越来越复杂。 为了加快上市时间，IP复用、软硬件协同设计以及超深亚微米/纳米级设计支持的SoC已成为当今VLSI的主流方向。 目前，世界上大多数SoC都是基于多种不同的IP组合来设计的，IP已成为集成电路设计和开发中不可或缺的元素。

2、SoC推动IP厂商发展。 SoC设计的基础是IP核设计和复用技术。 SoC芯片是一个复杂的系统。 如果整个芯片的设计完全从头开始实现，需要耗费大量的人力物力，必然会耽误产品的推出。 上市时间影响产品竞争力。 为了加快SoC芯片的设计速度，越来越多的设计公司将现有的IC电路设计成单独的模块，在SoC芯片设计中调用，从而简化SoC芯片的设计，缩短设计时间。 这些可以重复调用的模块称为IP核。 并非所有IC电路都可以用作IP核。 为了满足SoC设计要求吉祥物，IP核必须具备以下特性： 1、必须满足设计复用要求，并且是专门为嵌入式应用而设计的； 2、必须经过多次优化。 设计对芯片进行面积、性能、功耗等方面的优化； 3、必须允许很多公司在支付一定费用后可以商业使用； 4、必须符合IP标准。 IP核供应商提供的IP可以有软核、实核和硬核三种形式。 软核是用硬件描述语言描述的可综合的电路功能模块，不涉及具体的物理实现，具有良好的灵活性。 实体核心是基于特定工艺库综合而成的网表，并在结构、面积和性能安排等方面进行了初步优化。 它介于软核和硬核之间。 硬核是基于特定工艺的布局库的物理布局，在频率、功耗、面积等方面进行了全面优化。 但由于硬核依赖于一定的流程，灵活性较差，不易移植。

随着先进工艺节点的不断演进，芯片的线宽不断缩小，单芯片上可容纳的晶体管数量也迅速增加，单位面积的性能也相应提高。 IBS报告显示，以面积80mm²的芯片裸片为例，在16nm工艺节点下，单个裸片可容纳的晶体管数量为21.12亿个； 在7nm工艺节点下，晶体管数量可增至69.68亿个。 图：单个芯片裸片可容纳晶体管数量的增长趋势（以80mm2面积为例，单位：百万） 数据来源：IBS《设计活动与战略影响》同时随着先进制造工艺的演进，线宽的缩小使得芯片中的晶体管数量大幅增加，单芯片中可集成的IP数量也大幅增加。 IBS报告称，以28nm工艺节点为例，单芯片中可集成的IP数量为87个。当工艺节点演进到7nm时，可集成的IP数量将达到178个。图：不同工艺节点下芯片集成硬件IP数量（平均）。 （数据来源：IBS《设计活动与影响》，芯原招股书）根据IBS数据，半导体IP市场将从2018年的46亿美元增长到2027年的101亿美元，复合年增长率为9.13%。 其中，处理器IP市场预计2027年将达到62.55亿美元，2018年将达到26.20亿美元，年复合增长率为10.15%； 数模混合IP市场预计2027年将达到13.32亿美元，2018年将达到7.25亿美元，复合年增长率为6.99%； 预计2027年RF IP市场规模将达到11.24亿美元，2018年将达到5.42亿美元，年复合增长率为8.44%。

3. IP市场的主要参与者。 半导体IP市场参与者大致可分为两类：一类是捆绑EDA工具的半导体IP供应商，如Cadence、Synopsys等；另一类是捆绑EDA工具的半导体IP供应商，如Cadence、Synopsys等。 一类是提供专业领域IP的半导体IP供应商，如ARM、芯原、CEVA、Imagination等。根据IPnest统计，2018-2019年全球半导体IP供应商销售收入市场份额如下： 表图：2018-2019年全球半导体IP供应商销售收入市场份额。（数据来源：IPnest）多年来，ARM和Synopsys一直稳居全球IP市场前两名，地位非常稳固。 IPnest数据显示，ARM一度控制了50%的IP市场，一直处于市场领先地位，但近两年市场份额有所下降，从2018年的44.7%下降到2019年的40.8%。 2 Synopsys 营收增长 13.8%，赢得 18.2% 的市场份额。 排名第三的Cadence公司的IP收入增长了22.9%，市场份额为5.9%。 ARM 在 IP 总收入方面继续保持市场领先地位，其专利使用费每年超过数十亿美元，明显优于竞争对手。 然而，由于市场竞争加剧，2019年ARM的IP总收入略有下降。

IPnest分析显示，ARM销售额的下降很大程度上是由于非处理器形式IP的重要性日益增加。 表：主要IP供应商的产品布局。 （来源：芯原招股书） 4、ARM：处理器IP领导者 凭借在移动CPU市场的垄断地位，ARM已成为全球最大的CPUIP和GPUIP供应商。 2018年，52.6%的智能手机采用ARM的GPU核心，99%的智能手机采用ARM的CPU（Cortex）核心，CPU和GPU IP占据整个IP行业约50%的市场份额。 因此，ARM的领先地位相当稳固。 在中国，95%的国产SoC都是基于ARM处理器技术。 ARM拥有超过150家中国授权客户，使用ARM技术的中国客户出货量已超过160亿颗。 由于IP公司采用的商业模式是轻资产模式，此类公司没有自己的品牌产品，而是提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务。 因此，半导体IP行业是一个高毛利率行业，近三年来ARM的毛利率一直保持在92%至95%之间。 不过，自2016年被软银收购以来，ARM近年来的营收一直呈下滑趋势，主要是由于近年来非处理器IP的重要性日益增加，而手机应用处理器市场增速放缓下降造成的。 但这并不影响ARM在业界的领先地位。 近日，NVIDIA宣布将以400亿美元从软银集团手中收购ARM。 长远来看，ARM将受到美国CFIUS监管，中国半导体企业需要及早做好规划。

5. Imagination：GPUIP King Imagination Technologies是一家英国科技公司，专注于半导体及相关知识产权授权，销售PowerVR移动图形处理器、MIPS嵌入式微处理器和消费电子产品。 该公司还提供无线基带处理、网络、数字信号处理器、视频和音频硬件、IP语音软件、云计算以及芯片和系统设计服务。 2017年，董事会宣布该公司被中资CanyonBridge收购。 Imagination曾经为苹果提供了图形处理器（GPU），并且在图形处理器（GPU）领域与高通、ARM有着三分天下。 它占据了 GPU 市场大约三分之一的份额，并于 2019 年推出了有史以来最快的 GPUIP，旨在扭转定制 GPU 市场份额的流失，并使授权 GPUIP 重新回到性能前沿。 6. CEVA：DSPIP领导者 CEVA是一家领先的无线连接和智能传感技术授权公司，提供数字信号处理器、AI处理器、无线平台以及传感器融合、图像增强、计算机视觉、语音输入和人工智能的解决方案。 补充软件。 CEVA 与世界各地的半导体公司和原始设备制造商 (OEM) 合作，为移动、消费、汽车、机器人、工业和物联网等各种终端市场打造节能和智能互联设备。 其产品包括：超低功耗IP，包括用于移动和基础设施中5G基带处理的基于DSP的综合平台、适用于任何支持摄像头的设备的高级成像和计算机视觉以及多个物联网市场中的音频/音频语音/语音和超低功耗IP。低功耗常开/传感应用。

蓝牙IP和WiFiIP，针对无线物联网，提供业界最广泛采用的蓝牙IP（低功耗、双模）、Wi-Fi4/5/6（802.11n/ac/ax）和NB-IoT。 CEVA在DSP（可编程数字信号处理器）IP领域排名全球第一，也是WiFi和蓝牙领域排名第一的IP授权商。 7、Synopsys：接口IP提前布局过去十年，智能手机一直是IP产业前进的强大推动力。 其中，处理器IP受益最大，并迅速成长为全球最大的IP类别。 与此同时，LPDDR、USB、MIPI等接口协议也蓬勃发展。 智能手机行业仍然生机勃勃，但已经达到顶峰。 IP销售的新增长动力正在转向以数据为中心的应用，包括服务器、数据中心、人工智能等。 下游数据爆发式增长，需要更高的带宽来满足数据交换的需求，更高速的接口协议应运而生，接口IP市场快速发展。 2019年，有线接口IP约占全球IP市场的22.1%，达8.7亿美元，较2018年增长2%，是增长最快的IP市场。 根据IPnest《2015-2019年接口IP调查及2020-2024年预测》显示，接口IP市场预计未来五年将保持高速增长，到2025年将达到18亿美元。接口IP的重要性与日俱增。日，其在整个IP市场的占比正在抢夺处理器IP的市场份额，成为最具发展潜力的IP类别。

在有线接口类别中，Synopsys 是明显的领导者，2018 年约占 45% 的市场份额，在物理 IP 市场约占 35% 的市场份额。 由于EDA和IP的业务模式非常相似，并且有共同的客户，因此EDA和IP的合作可以增加用户粘性。 自1986年成立以来，新思科技已发起80起并购交易，收购产业链上下游，扩大业务规模，进行技术整合。 2008年超越Cadence成为全球最大的EDA工具厂商后，Synopsys也开始在IP行业进行战略布局，不断收购优质IP资产，巩固行业领先地位。 过去三年，Synopsys的IP收入从28%增长到31%。 新思科技IP收入占比上升，导致毛利率上升。 8、Cadence：DSP和接口IP的重要参与者 Cadence在EDA行业排名第二，在IP行业排名第三。 1988年，由SDA和ECAD合并而成。 到1992年，它已经占据了EDA行业的领先地位，但到2008年，它被Synopsys超越​​。 Cadence在IP方面的定位从2010年收购Denali开始，通过收购各自细分市场的中小型供应商领导者，打造了自己的IP产品。 2019年半导体设计ip是什么意思，接口IP和DSPIP是Cadence增长的巨大驱动力。

过去三年来，Cadence的IP市场份额有所增加，主要得益于其业务线的拓展以及收购NuSemi后DSPIP产品的成功。 9、芯原：中国最大的IP供应商，芯原作为中国大陆排名第一、全球第七的半导体IP授权服务商半导体设计ip是什么意思，拥有五类处理器IP、1400多个数模混合IP和射频IP ，平均每年超过40个客户芯片。 在全球排名前七的半导体IP授权供应商中，IP类型的完备程度也极具竞争力。 其中DSPIP市场占有率位居全球前三，GPUIP（含ISP）市场占有率位居全球前三。 芯原的主要业务模式是芯片设计平台即服务模式。 SiPaaS模式是指基于芯原自主半导体IP搭建的技术平台，为客户提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权的商业模式。 目前，芯原拥有GPUIP、NPUIP、VPUIP、DSPIP、ISPIP五类集成电路设计处理器IP，以及1400多个数模混合IP和射频IP。 2019年，芯原IP授权业务市场份额位列中国大陆第一、全球第七。 芯原拥有相对完整的IP组合和大量的IP，在功能和应用领域的多样性上有更大的拓展空间，也为客户提供了更全面的选择，体现了芯原的技术实力、积累和可靠性。

同时，由于各类IP均源自芯原自主研发的核心技术，且研发时考虑了各IP之间的内生关联性和兼容性，因此具有较强的耦合深度、可控性和可塑性。 芯原的主营业务包括IP授权和芯片定制业务，其中芯片定制业务贡献高收入，IP授权业务贡献高毛利率。 2019年，芯原芯片定制业务实现营收和毛利分别为9.02亿元和1.23亿元，分别占营收和毛利的67.33%和22.91%； IP授权业务收入和毛利分别为4.38亿元和4.15亿元，收入和毛利占比分别为32.67%和77.09%。 此外，SST主要专注于Superflash（NOR闪存技术）、NVM、IDM等解决方案和IP产品，并于2010年被Microchip收购； Achronix专注于高端FPGA解决方案，并提供专业的独立芯片、芯片组合封装等服务，2015年被Intel收购； Rambus专注于高速芯片接口的发明和设计，专注于DRAM的IP供应，存储器接口IP市场排名全球第三； 来自中国台湾的eMemory是全球最大的逻辑工艺非易失性存储器硅IP制造商。 10、国内IP供应商开始积极布局当前中美博弈背景下，集成电路产业是国家战略产业。 目前，我国大部分芯片都是基于国外公司的IP授权或架构授权，因此IP和芯片底层架构的国产化迫在眉睫。

在市场对国产芯片IP的迫切需求下，国产半导体IP供应商将迎来历史性的发展机遇。 目前国内IP厂商市场占有率较低，影响力不大，但已经积极布局，包括科创板上市的全球第七、国内第一的芯原、国内AI芯片独角兽汉无极，以及在细分领域耕耘多年的本土IP厂商，其中包括本土RISC-V生态领军者芯来科技，提供整套高速混合电路IP核技术从0.18um到5nm，拥有完全自主知识产权。 CPU、DSP、GPU和AI处理器IP的华夏芯，以及提供高速接口IP的华大九天等，这些IP厂商在各自领域不断增强实力，有望迎来行业大发展股息期。 11、寒武纪：人工智能领域的探路者寒武纪，聚焦云边端一体化的智能新生态，致力于打造各类智能云服务器、智能边缘设备、智能终端的核心处理器芯片，让机器更好地理解和服务人类。 目前，寒武纪已与多家智能行业上下游企业建立了良好的合作关系。 2016年，寒武纪科技正式成立，并完成天使轮融资（投资方包括元和原点、科大讯飞、永华投资）； 同年推出的“寒武纪1A”处理器是全球首款商用深度学习专用处理器，并发布了全球首个智能处理器指令集CambriconISA。 2017年，完成A轮融资（投资方包括国投创投、阿里巴巴、联想创投等），成为全球智能芯片领域首家独角兽初创公司； 全球首款集成寒武纪1A处理器的人工智能手机芯片华为麒麟970正式发布，并在华为Mate10手机中大规模商用。

2019年，边缘AI芯片思元220推出，标志着寒武纪实现了云、边、端的全方位、立体化覆盖。 如今寒武纪已成为国内AI芯片独角兽，是全球为数不多的全面系统掌握智能芯片及其基础核心技术的公司之一。 12、芯科技：RISC-V处理器IP厂商芯科技是中国大陆第一家专业RISC-V处理器核IP及解决方案公司。 是本土RISC-V生态系统的领导者。 首款基于RISC-V内核的量产通用MCU产品已全面推向市场。 自主研发的RISC-V处理器IP已获得多家知名芯片公司授权量产，实测结果达到业界一流指标。 芯来科技目前是RISC-V基金会银级会员、中国RISC-V产业联盟（CRVIC）发起单位及副理事长单位、中国开放指令集生态系统（RISC-V）成员单位）联盟（CRVA）。 目前，芯来科技多个系列处理器核心产品及解决方案已实现客户导入及量产，已有百余家国内外客户授权使用。 与兆易创新将于2019年联合推出全球首款RISC-V架构通用MCU，推出搭载Linux操作系统的应用级处理器UX600内核，完成自有软件系统构建，推出多家国际国内重量级合作伙伴，并通过升级版“一分钱计划”持续降低RISC-V应用门槛，通过“RVMCU网站”打造RISC-V通信社区，助力RISC-V的发展通过“大学计划”构建RISC-V教育生态。

近日，新来科技完成新一轮战略融资，由小米长江产业基金领投，老股东蓝驰创投、信威资本持续追投。 此外，其他国内IP厂商还包括华夏芯、华大九天、致远科技、创意电子、灿芯半导体、宏晶科技、世芯电子等。 表：其他国内IP供应商及其主要产品布局。 结论 总体而言，半导体IP产业的市场增长潜力巨大。 随着技术的进步，IC设计的难度、复杂度、成本和风险不断增加，行业分工将更加明确，这将带来半导体IP需求的增加。 预计2027年全球半导体IP市场将较2018年增长120%至101亿美元，其中增速最高的是包括中国在内的亚太地区。 -正文结束-