半导体上游ip模块是什么-唐锐：构建国产IP体系

经济观察报记者 郑辰野 2022年12月17日，上海魁芯集成电路设计有限公司副总裁唐锐坐在从上海开往合肥的高铁上。 此次来合肥参加2023年中国半导体投资联盟年会。

与往年不同的是，这次唐锐没有上台做嘉宾，而是作为获奖代表企业上台领奖，因为魁芯科技在2022年中国集成电路大会上获得了“年度新兴企业奖”广告牌。

领奖当天，唐锐身穿灰色毛衣，内搭白色衬衫。 他看上去有些瘦高，有一种科技男特有的内敛态度。

在分享获奖感言时，面对观众，唐锐不忘再次为公司产品做广告：“魁芯科技的IP产品已经在一些知名厂商的7nm以上工艺节点上成功验证并实现量产。未来，我们将专注于打造基于互连IP的Chiplet（小芯片）产品。”

颁奖典礼结束后，业内同行和投资机构代表开始与唐锐交换名片。 这些人虽然对魁鑫了解不多，但对魁鑫开发的IP产品非常感兴趣。 证明了芯片IP产品的强劲市场需求，以及这家诞生于2021年的年轻公司在部分芯片IP细分领域的产品影响力。

早在颁奖前几天，唐锐在魁芯科技上海总部办公室接受了经济观察报记者的专访。 在近两个小时的交流中，记者看到这位IC资深人士畅谈行业。 对发展的思考，以及对半导体产业链本土化的独特感受。

回顾快芯2022年年中的研发历程，唐锐告诉记者，目前快芯已成功流片PSRAMPHY、USB3.2、PCIe4.0、ONFI5.0（消费电子元器件的各种接口）。 其中，今年8月3日发布的PCIe4.0PHY，标志着台积电12nm工艺国产自主IP研发成功。

目前，魁芯科技的工程师团队正专注于14/12纳米及以下先进工艺IP的自主研发。 预计明年将开发7个IP，发布5个IP。

半导体海归

位于上海市杨浦区邯郸路的复旦大学是中国集成电路产业的发源地，而这一切都与复旦大学历史上唯一的女校长谢希德的努力密不可分。

作为我国半导体物理学科的奠基人，谢希德被誉为“中国半导体之母”。 1952年回国后，先后开设固体物理、量子力学等课程。 1958年，她与北京大学物理学教授黄昆合着。 《半导体物理学》出版。

在谢希德的努力下，电子工程相关学科已成为复旦的又一金字招牌，一代又一代的产业人才从复旦走出。 “复旦系”构成了中国集成电路产业链的半壁江山。

2000年，唐锐顺利从复旦大学电子工程系毕业。 在当时的IT和互联网浪潮中，唐锐比其他准备加入沿海城市IT公司的同学，对作为互联网基础设施的集成电路行业更感兴趣。 大。

2000年6月24日，国务院发布18号文件《关于鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，鼓励外国公司在我国设立合资或独资集成电路生产企业。中国，国内芯片企业数量逐步减少。 增值税税率为3%。

以此为节点，我国集成电路产业迎来快速发展阶段。 在北京、上海、深圳、西安等地，一批集成电路企业如雨后春笋般涌现，随着国外企业的技术和设备陆续进入国内，“买不如建”的思潮兴起。 “租不如买”开始在业内流传。

当时，深刻认识到集成电路行业复杂性的唐锐打算出国继续深造。 同年，顺利获得东北大学集成电路硕士学位。 2006年获东北大学集成电路博士学位。

2006年至2015年表情包设计，唐锐在奇梦达（英飞凌）、太阳微电子（后被甲骨文收购）、苹果等硅谷巨头参与芯片设计研发。

据唐锐回忆，他参与设计的芯片包括苹果iPhone 6S使用的A9处理器（三星14nm工艺）？ M7/T7？ 采用的处理器（台积电20nm工艺）、英飞凌（Qmonda）的移动DRAM内存芯片等。

在美国工作生活的十几年里，他亲眼目睹了硅谷的集成电路产业。 通过并购，行业集中度逐渐提高，产业链开始高度成熟。 他的同龄人远远落后。

唐锐告诉记者，2015年之前，国外IC（集成电路）企业处于并购过程中，IC企业数量不断减少，大企业不断沿着产业链上下游扩张，整合各个细分领域。将公司代表性企业纳入囊中，实现自研自产芯片一站式效果。 “欧美的集成电路产业已经发展了几十年，可能积累了几十万亿的资金投入其中，建立了很高的技术壁垒，通过并购构建产业壁垒。现阶段积累还不够，还处于竞争阶段，这几年在一些细分赛道上逐渐形成了一些龙头企业。”唐锐说。

2015年至2020年，唐锐离开外企，先后在中国移动硅谷5G创新中心和京东方美国公司担任公司创新战略和投资工作，参与北美ICT重点领域的移动技术研究和创新孵化、人工智能关键技术研究和产品研发，但主要集中在如何应用芯片。

这一时期，移动互联网的兴起压制了IT硬件领域的发展，也吸引了大量硬件领域的人才涌入软件领域。

在唐锐看来，2015年后北美互联网产业的快速发展，一定程度上影响了硬科技产业的发展。 “举一个很简单的例子，我以前有两个非常优秀的IC设计工程师，他们都去了互联网公司，最优秀的人才转到了软件领域。” 唐锐说道。

唐锐认为，之所以出现这样的结果，是由于移动互联网红利过多，国内企业在一定程度上忽视了底层硬件技术。 发展精神非常相似。

2018年以来，美国政府持续推动对中国芯片和半导体行业的制裁，阻止中国企业获得具有先进制造工艺的芯片产品和技术。 同期，我国也开始不断出台促进国内半导体产业发展的政策。 注意到这一消息的唐锐觉得，中国芯片产业将迎来新一轮历史浪潮。

“我从事芯片行业这么多年半导体上游ip模块是什么，这些年应该是历史上最好的时期。对于芯片创业来说，历史的大潮就在眼前。同时，我也觉得自己可以贡献一份力量。”为中国半导体产业链国产化贡献一点力量。” 唐锐说道。

2021年，应多年老友、现任魁芯科技董事长陈万一的邀请，唐锐结束了在美国近20年的学习和工作生涯，出任营销与战略副总裁。创立魁鑫科技，全身心投入到蓬勃发展的事业中。 在中国半导体创业浪潮中。

构建国内IP体系

魁芯科技选择进入的创业赛道是芯片产业链的最上游，即芯片IP领域。

唐锐告诉记者，集成电路产业发展初期，由于芯片性能低、功能单一，设计难度往往不高，大多数消费电子芯片厂商都能独立完成整个工艺流程。的芯片设计。

然而，随着电子信息技术的不断进步，芯片中集成的晶体管数量越来越多，计算能力也越来越高。 单个企业很难从头到尾完成芯片设计工作。 芯片产业链逐渐细分，行业分工也开始出现。

在此背景下，一些厂商发现在芯片设计过程中，一些通用的功能模块可以重复使用，这样可以加快芯片设计速度，大大降低研发成本。 这些模块后来统称为IP。 “IP是芯片的基本单位，你可以把它理解为盖房子的砖瓦。后来大家就会发现，我也可以提前砌墙。到时候根据需求，几堵墙可以拼在一起形成一座房子。” 唐锐向记者解释道。

在他看来，芯片IP是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力，而经过多年的技术演进，IP产业也已进入高度细分的成熟阶段。

海外研究机构IPnest数据显示，2021年全球半导体IP市场规模为54.5亿美元，同比增速从2018年的6.0%上升至2021年的19.4%。预计未来几年市场规模将继续稳步扩大。 IBS数据显示，2027年全球半导体IP市场规模预计将达到101亿美元。“芯片IP有点类似于光刻机，产业规模虽小，但对整个产业链意义重大” ”。 唐锐说道。

对于快鑫这样一家想要在IP行业分得一杯羹的初创公司来说，选择切入哪个细分赛道尤为重要。

“从功能上来说，IP可以简单分为处理器IP、数字IP、接口IP、存储IP等。目前，处理器IP的市场份额最大，占据一半以上，而接口IP的市场份额排名第二，占比25%左右。” 唐锐说道。

他告诉记者，目前全球IP供应商主要来自英国和美国，特别是在高速互联网IP、高端CPU、GPU等核心IP领域表情包设计，国际大厂已经形成了较高技术水平。障碍。 虽然国内IP企业正在追赶国际领先IP厂商，但整体产业基础仍然比较薄弱。

在此背景下，经过唐锐和公司其他创始人团队几天的讨论，魁芯选择从高速接口IP产品入手，然后逐步横向覆盖全品类IP产品。

“虽然国产IP在技术上落后欧美厂商2-3年，但魁芯设计的IP在7-12nm工艺上优先考虑供应链的安全，补充各种工艺IP，为国内客户提供国产替代选择。 ” 唐锐说道。

记者了解到，高速接口IP在数据中心、人工智能、消费电子、汽车电子、物联网等多个领域都有应用场景。

“HDMI、USB等计算机的外部接口大家都很熟悉，其实还有很多内部数据接口也发挥着巨大的作用，比如总线接口PCIE、内存接口DDR或LPDDR、显存接口GDDR或HBM、 ETC。” 唐瑞祥向记者解释道。

此外，随着近年来智能汽车的快速发展，汽车的自动驾驶和智能座舱均采用计算能力较大的SOC（系统级）芯片，其计算、感知、执行都需要更快的数据传输能力支持他们。

瞄准市场需求的奎鑫，开始进入紧锣密鼓的产品研发节奏。 回忆起公司第一个IP产品的过程，唐锐对国内工程师对于行业和工作的热情感到惊讶。

在上海虹桥核心商圈，奎鑫科技所在的大楼在清晨总会灯火通明。 在唐锐眼中，代表中国半导体产业未来的中生代工程师们正在努力、一步一个脚印。 改变行业现状。 “刚回国的时候，同事们加班的热情让我颇感意外。也许外界会说这很丑，会把这个形容为量，但我不这么认为。芯片是一个实用的东西。” “你做的越多，你的经验和理论就会越成熟，所以我认为中国的中生代工程师会成长得非常快，未来五年国内半导体行业可能会呈现出不同的面貌。” 唐锐说道。

2022年7月，魁芯研发的PSRAMPHYIP产品成功交付客户并流片。 该产品可应用于手机、手表等智能终端，为设备提供更大容量的缓存空间，降低设备功耗和成本。

“近年来，OLED技术发展迅速，屏幕分辨率逐渐提高，这对缓存容量提出了更高的要求。例如，当智能手机处于灭屏状态时，屏保图像是流式播放的，而此时屏幕驱动芯片处于休眠状态，需要有一个可以存储一帧或多帧图像信息的缓存半导体上游ip模块是什么，并且当前的图片分辨率较高，一张图片的容量通常较大，所以需要大容量的缓存，或者是具有音视频播放能力的终端应用中，设备也有很大的缓存需求，以保证音/视频播放的流畅性。” 唐锐用实例向记者讲解了PSRAMPHY产品的应用场景。

一个月后，魁芯科技推出首款高速互连接口IP产品PCIe4.0PHY，并成功应用在台积电12nm工艺上。 其中，PCIeExpress是一种高速串行计算机扩展总线标准，负责连接CPU和众多计算机芯片设备，如GPU、DPU、SSD等。PCIe4.0的最大带宽可以达到32GB/s 。 “PCIe是一种计算机总线，简单来说，如果你拆开自己的计算机，你会发现GPU、内存、硬盘等模块都通过接口与CPU连接，然后CPU处理这些数据。然后PCIe4.0PHY的IP产品用在CPU接口上，相当于在芯片上预先设置了一个功能模块，可以高速连接其他组件。” 唐锐向记者解释道。

他告诉记者，快芯推出的PCIe4.0 PHY采用低功耗高性能设计，支持各种高带宽传输应用场景，在性能上已与海外厂商同类产品保持一致，为国内厂商提供了选择了国内替代方案。 “在这个领域，使用我们就等于使用海外厂商。” 唐锐说道。

2022年上半年，魁芯提出的车规级电子产品要求，给唐锐留下了深刻的印象。 据他回忆，客户需要使用魁芯自己的MIPI（移动工业处理器）接口，主要用于连接智能汽车上的各种传感器。

“MIPI最初是用来简化和统一手机处理器的接口，但随着汽车智能化和网联化的不断提高，车身上数百个传感器需要联动和处理，因此MIPI也被应用于之前有一个笑话，说智能汽车不是有四个轮子的智能手机。 唐锐说道。

他告诉记者，在客户找到快鑫之前，其他第三方供应商已经参与了该项目的技术评估，但由于客户的产品需要汽车产品的认证，并且对静电防护有严格的要求，所以对于IP产品该公司的技术规格要求非常高，其他供应商没有办法满足。 “在对接过程中，我们发现客户的产品设计存在问题，他们想要的目标生产工艺无法满足汽车级产品的认证标准。同样，在满足8KV静电防护的前提下能力的话，要实现高速数据传输也是不现实的。”

在此背景下，唐锐和公司团队结合客户的产品应用场景需求、产品规格的特殊性以及IP目标参数的分析，在对客户的目标流程进行综合评估后，提供了完整的技术评估方案。

而作为对比，唐锐等人还准备了另一家晶圆厂同节点工艺的性能评估方案，供客户进行比较。

原本只需要魁芯提供MIPIIP产品的客户，在阅读了唐锐提供的完整工艺评估方案后，了解了项目存在的问题，并调整了整个产品方案，推进到更能满足性能要求的工艺。 “其实，国内很多芯片设计厂商经常说国内客户不信任自己的人，一方面是使用惯性的问题。另一方面，从客户的角度来看，如果相关供应商能够给出相当专业和有说服力的评估方案，偏见自然会消除。”

采访最后，唐锐告诉记者，目前国内半导体行业正面临寒冬。 消费电子需求下降导致芯片产能过剩。 加之美国不断加大制裁力度，产业链上下游企业日子不好过。

对于魁芯来说，与IP领域的海外巨头相比，公司的产品种类仍然较少，品牌美誉度有待提高。

但唐锐相信，这些问题最终都能得到解决。 在他眼里，产业链上游的芯片IP要解决的是工程问题，而不是科学问题。 “工程问题需要产业链上下游共同努力，需要客户帮助发现和解决问题进行迭代。国产IP只要有机会不断尝试和突破，就有很大机会跟上来。” 唐锐说道。