自主半导体ip是什么意思-我国知识产权产业高起点高质量创新发展

曾克强、于成斌

我国IC设计产业和芯片代工产业的崛起和快速发展，为本土EDA/IP产业的发展提供了场所。 一方面，本土IC设计公司需要构建自主可控的SoC芯片开发平台，而相应的自主IP及其复用技术是不可或缺的关键模块和核心技术。 另一方面，本土芯片厂商为了打造自主可控的芯片制造平台，必须根据新型IC的开发应用情况，考虑提前引入并验证一些国内关键的EDA/IP，从而导入客户。 ' SoC产品转化为芯片并实现量产。

在半导体领域，所谓知识产权（IP）是指那些具有特定功能、可以在集成电路（IC）设计中重复使用的电路模块，通常被称为半导体知识产权（啜）。 它的兴起和发展完全得益于专用标准产品（ASSP）和片上系统（SoC）的发展，包括电子设计自动化（EDA）软件的发展。 如今，IP及其复用已成为SoC设计平台不可或缺的关键技术和核心基础，决定了最终SoC芯片的性价比（面积、功耗、延迟等）、市场竞争力和系统创新等。

需要看到的是，集成电路是国家最重要的武器，我国EDA/IP技术受制于人的局面并没有根本改变。 “十四五”期间，要以创新为动力、以高质量发展为主题，加快突破关键核心技术，构建以国内大循环为主体的新发展格局，与国内国际双循环相互促进，创造新需求； 坚持国产EDA融合发展，高起点激发自主可控“IP+EDA”民族业务发展，推动以IC为核心的战略性新兴产业融合、集聚、生态发展。

01

SoC芯片设计方法的演变

SoC的概念最早由美国LSI Logic等公司于1995年提出，是指在芯片上实现系统信号采集、转换、存储、处理、输入输出（I/O）功能的电路。单个硅芯片。 其基本特征包括：嵌入式CPU核和DSP等其他核心IP，包括丰富的输入/输出（I/O）接口，以及一定容量的存储器； 采用软硬件协同设计方法，包括完整的操作系统和用户软件； 它具有强大的数据和图像传输和处理能力，以及高度可靠和友好的用户界面。 上表展示了全球IC设计方法的进步，推动其IC产品形态的演变。

20 世纪 70 年代，IC 是在器件级别进行设计的。 这一时期，为了配合新兴微处理器和存储器的发展和应用，通用串行化和标准化逻辑电路盛行。 其设计主要以手工为主，计算机辅助设计仅用于数据处理和图形编辑。 其中，IC设计与半导体工艺密不可分。

20 世纪 80 年代，IC 是基于单元库设计的。 由于这一时期微处理器和PC的广泛应用和普及，具有标准化功能的IC很难满足整机客户的成本和可靠性要求。 因此，门阵列（GA）、包括现场可编程门阵列（FPGA）在内的可编程逻辑（PLD）、标准单元和完全定制电路等专用集成电路（ASIC）应运而生。 1982年其比例占集成电路总销售额的12%。此时ASIC只服务于一个客户。 同时，随着EDA工具（电子设计自动化工具）的出现，PCB（印刷电路板）设计方法被引入，如库的概念、工艺仿真参数和时序仿真概念等，并逐渐形成设计和工艺。 独立的技术环境。

20世纪90年代，IC是基于IP设计的。 这一时期，随着互联网推动了通信、网络和多媒体信息家电的IC需求吉祥物设计，仅服务于单一客户的ASIC很难满足不同客户对某一类系统功能的不同要求（如音频、图像压缩等），使ASIC扩展为专用标准产品； 同时，由于EDA工具的发展，其设计方法解决了过去IC设计技术中的时序收敛问题，设计在功能层面进入了抽象阶段，可以复用以前的、验证并设计具有一定功能的资源。 这些设计资源具有知识产权价值，因此被称为硅知识产权，IP及其复用在行业巨头内部得到广泛应用。 特别是到了20世纪90年代中期，由于SoC的兴起，鉴于IC设计公司将有限的资源投入到SoC中，一些专门提供此类IP功能模块知识产权的公司和供应商也开始发挥作用。核心专业领域。 随后，IP开始成为市场商品。

从21世纪初到现在，IC都是基于IP块及其复用平台进行设计的。 目前的硅加工技术可以在一个芯片上制备近100亿个晶体管。 IBS报告称，以面积80mm²的芯片裸片为例，在3nm工艺节点下晶体管数量可增至156.8亿个。 此外，以5nm工艺节点为例，可集成的IP数量将达到218个。

由此看来，基于平台设计的SoC架构具有三个特点。 首先，它基于结构组件（IP模块）及其复用的系统级应用，因此可以在市场上衍生出一系列不同功能的IC产品； 其次，基于软硬件协同设计的结构，使得同系列IC产品的升级更加方便； 三是有助于IP、EDA、芯片制造、封装测试、集成器件制造（IDM）及其应用等整个IC产业链和供应链的高水平发展。 质量自主可控发展。

需要说明的是，IC设计中IP提供的可复用模块模式基本上可以分为三种形式。

硬核（HardCore）。 它是指经过特定工艺验证、提供最小面积和最优性能、具有性能有保证的电路物理结构的一整套掩模版图（GDSII文件格式）。 由于硬核是最深层次的IP，因此硬核知识产权的保护相对简单。 一般提供硬核的公司或者芯片厂商就可以完全掌控。 硬核的缺点是价格昂贵，并且受到特定工艺或代工厂的限制，需要重新设计以进一步优化设计以减少面积。

软核（SoftCore）。 它是指仅完成晶体管逻辑（RTL）级的行为设计并具有可综合的硬件描述语句（VerilogHDL或VHDL）的文档形式。 由于是优化的行为级设计，并且通常已经经过工艺验证，不受工艺实现条件的限制，因此在使用和修改硬核方面具有最大的灵活性，如字长、总线等配置、I/O接口选型等指标均可根据产品变化而变化。 但其缺点是IP的可预测性太低，增加了引入错误的设计风险，并且用户在后续设计中需要有相应的EDA开发和测试环境。

实芯（FirmCore）。 它是介于软核和硬核之间的IP。 指逻辑图设计完成，以“工艺相关门级网表”的形式提交使用。 由于它比软核具有更大的设计深度，只要用户单元库的时序参数与其相同，就有可能正确完成物理设计。

02

“核心结”达成共识：我国本土IP产业发展机遇

“十四五”期间，我国集成电路产业将从规模增长转向高质量发展，是构建自主可控新格局的重大转型时期自主半导体ip是什么意思，创造了前所未有的发展机遇。

《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出：“推动集成电路、航空航天、船舶与海洋工程装备、机器人、先进轨道交通装备、先进电力装备、自主创新发展工程机械、高端数控机床、医药医疗器械。” 这不仅加速了我国本土“EDA/IP+IC设计+芯片制造+系统应用”生态系统的构建及其高质量融合发展； 同时，大幅增强包括EDA/IP在内的集成电路产业链、供应链的自主可控和创新发展。

我国IC设计产业和芯片代工产业的崛起和快速发展，为我国本土EDA/IP产业的发展提供了得天独厚的场所。 一方面，本土IC设计公司需要构建自主可控的SoC芯片开发平台，而相应的自主IP及其复用技术是不可或缺的关键模块和核心技术。 另一方面，本土芯片厂商为了打造自主可控的芯片制造平台，必须根据新型IC的开发应用，考虑提前引入并验证一些国内关键的EDA/IP，从而导入客户。 ' SoC产品转化为芯片并实现量产。

中兴事件以及华为实体清单涉及的中美贸易摩擦，让国内信息产业和集成电路产业对“芯结”达成共识，并对本土拥有自主知识产权的EDA/IP寄予厚望。产权保护，国内替代已经成为不可能。 逆转的大潮将极大激发我国高质量自主发展EDA/IP产业的决心和毅力。

如今，我国已成为全球最大的IC应用市场。 随着硅CMOS工艺制造逐渐接近物理极限，促进了国内量子技术和第三代半导体技术的积极研发； 再加上国内“5G+AI+云计算”引发的国内数字经济的蓬勃发展，极大地推动了包括协议、标准在内的半导体IP新结构、新模式的创新发展。

毫无疑问，EDA/IP是半导体产业链、供应链“金字塔”的顶端。 为此，我们必须立足自身资源禀赋、发展条件、比较优势实际，准确把握我国知识产权产业高质量发展新阶段新格局的深刻内涵，找准突破瓶颈和短板的切入点和发力点自主半导体ip是什么意思，扎实构建以本土EDA/IP为核心的自主可控集成电路创新体系。

基于此，建议创新发展产学研结合新机制，加快构建以国内应用场景为主体的新发展格局，创造新需求，高质量发展我国IP产业，切实为我国集成电路产业发展提供新动能。 启动实施知识产权集群培育工程，壮大一批具有知识产权生态引领和核心竞争力的龙头企业。 培育专精特新的IP新“小巨人”企业和IP产业单项冠军企业。 推动EDA/IP与芯片制造的深度合作和统筹，打造完整的国产IP生态系统，发展未来“EDA/IP+IC设计+芯片制造+系统应用”的生态创新平台和新研究加快EDA/IP融合及其技术创新和应用，增强集成电路产业链、供应链防护能力，防范和化解安全风险。 培育高层次知识产权人才队伍。 立足国家集成电路重大科研任务和重大工程项目，依托国家微电子研究所等机构，建设IP交叉基础学科，加快培养EDA/IP急需的各类人才。 营造良好的政策发展环境，积极开展国际开放合作，积极融入全球EDA/IP创新网络卡通形象，提出制定政府财政支持的中外EDA/IP合作项目的政策和实施办法。

关于作者

新耀汇科技有限公司董事长兼联席CEO曾克强曾任新思科技中国副总经理。

于成斌，新耀汇科技有限公司联席CEO、IEEE Fellow、澳门大学集成电路国家重点实验室联合创始人、中国半导体行业协会集成电路设计分会副理事长。

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