SoC開發離不開的接口IP，半導體IP藍海將至，本土化定制優勢助力市場突圍

近年來，全球半導體IP市場呈現出快速發展態勢，各種類型的IP增速都在加快。過去10年來，IP細分市場的年復合增長率超過10%，遠高于EDA和整個半導體行業的增長。如果將新興的芯粒也歸入IP類別的話，未來10年IP有望趕上EDA的市場規模。

可以毫不夸張地說，在全球半導體產業這座金字塔上，IP處于價值鏈的最頂端。

近幾年來，隨著市場對底層技術的重視以及國產化需求的井噴式增長，本土IP產業呈現緊追之勢，為服務器、網絡通信、AI等應用領域的高端SoC芯片自主研發提供了新的選擇。


1、SoC開發離不開接口IP

如果把芯片設計比作搭積木，那IP就是其中可重復使用的積木塊。

隨著摩爾定律的持續演進，芯片的集成度越來越高，設計復雜度和難度也隨之水漲船高，IP在芯片設計中的重要性愈發凸顯。如今，以IP復用為基礎的SoC開發已成為業界主流。

在數字化轉型的趨勢下，大規模數據處理和計算需求激增，接口IP技術對于高性能計算的重要地位不斷推高其市場規模，現已成為市占率第二的IP種類。據IPnest預測，2025年接口IP市占率有望超過CPU，成為排名第一的IP品類，而未來接口IP市場增量將主要來自與數據中心關聯度較高的PCIe IP、DDR IP以及以太網/D2D。

以數據為中心為代表的HPC市場蓬勃發展，對DDR內存控制器（DDR5，LPDDR5，HBM），PCIe、CXL和以太網/ SerDes提出了更多需求，此時，主要提供有線接口IP的廠商成為了新的增長引擎。

要進一步延續摩爾定律，接口IP的將發揮越來越重要的作用，目前來看，Chiplet將是推動相關IP發展的重要引擎。在Chiplet方面，做的比較好的國產廠商——芯動科技和芯原微電子已經推出了相關產品。

芯動科技率先推出國產自主研發兼容UCIe標準的IP解決方案-Innolink? Chiplet，這是國內首套跨工藝、跨封裝的Chiplet連接解決方案，且已在先進工藝上量產驗證成功，該方案不僅支持標準封裝和先進封裝，還可以支持短距PCB場景，在多種應用場景下，具備低延時、低功耗、高帶寬密度以及超高性價比的優勢。涵蓋D2D、C2C、B2B等連接場景，提供封裝設計、可靠性驗證、信號完整性分析、DFT、熱仿真、測試方案等全棧式服務。

芯原是中國大陸首批加入UCIe產業聯盟的企業，該公司推出了基于Chiplet架構設計的高端應用處理器平臺，該平臺12nm SoC版本已經完成流片，正在進行Chiplet版本的迭代。


2、中國IP市場潛力巨大

IPnest的數據顯示，過去5年到未來5年的全球接口IP市場年均復合增長率達到16%，而中國市場增長率更高，雖然接口IP市場前景廣闊、增長迅速，但中國市場自給率卻不足10%，未來，中國本土IP企業是大有可為的。

近兩年，中美貿易關系出現了大問題，我國需要進口的中高端芯片被“卡脖子”了，而處于產業鏈上游的半導體IP更是被美國監管的重點對象，高端IP進口到中國市場的難度越來越大，以Synopsys為例，很多IP產品不能再像以前那樣提供給中國本土客戶了，例如華為海思，國內IP短板在這種形勢下凸顯出來。面對這樣的局面，很多在外企工作的中國半導體IP人心里很不是滋味，紛紛回國加入或創建本土IP企業。

未來，中國本土IP企業需要進一步沉下心來，不甘寂寞地專注于高端，特別是高速接口IP的研發。另外，國內該領域沒有起色的一個重要原因，就是相關產品和專利被國際大廠壟斷了（中國市場90%的高端IP把持在國外大廠手中），在這種情況下，中國半導體IP人還不站出來的話，中國高端IP產品缺乏迭代機會的局面就會永遠保持下去，那樣的話，這個產業很難發展起來。

近些年，國際貿易限制激發了中國本土半導體IP企業的發展動力，同時，一批新勢力也涌現出來。在接口IP領域，中國本土代表企業主要包括芯耀輝、芯動科技、銳成芯微、納能微、牛芯、和芯微、芯思原、燦芯等。

如前文所述，高速SerDes接口IP已成為以數據中心為代表的HPC應用的關鍵。中國在這方面的代表企業是芯動科技，該公司可提供16/32/56/64Gbps多標準SerDes解決方案，25G/32Gbps SerDes已經量產，56Gbps SerDes已經發布；另一家廠商牛芯半導體則推出了25/28/32Gbps的SerDes IP；燦芯、和芯微可提供1.25Gbps-12.5Gbps多速率SerDes IP。此外，銳成芯微、納能微電子也有各種SerDes IP產品。

與Chiplet相關的接口IP方面，芯動科技和芯原微電子已經推出了相關產品。芯原是中國大陸首批加入UCIe產業聯盟的企業，該公司推出了基于Chiplet架構設計的高端應用處理器平臺，該平臺12nm SoC版本已經完成流片，正在進行Chiplet版本的迭代。

存儲接口IP方面，以DDR接口為例，DDR PHY和內存控制器是保證SoC和DRAM之間數據傳輸的關鍵，隨著速度不斷提升，DDR模塊的設計難度也隨之增加，IC設計企業對相關IP的依賴度不斷增加。在中國DDR IP供應商中，芯動科技的覆蓋面較廣，能支持的速率也達到了較高的水平。

中國本土IP新勢力芯耀輝正在集中力量研發28nm/14nm/12nm及更先進工藝IP，該公司還開發了DDR PHY IP產品，目前尚不清楚其所能支持的DDR應用有哪些。目前，芯耀輝正從可靠的SI（信號完整性）和PI（電源完整性）分析、高可靠性訓練設計、高性能DDR IO設計和多頻點快速切換這四方面入手，攻克DDR PHY技術瓶頸。

此外，燦芯和牛芯半導體也是中國本土DDR IP的重要力量。


3、本土化定制優勢助力市場突圍

盡管國內IP產業已經取得了不錯的成績，但面臨國外廠商主導90%市場份額的嚴峻現狀，國內廠商仍需持續投入，發力突圍。

一方面，接口IP作為半導體底層核心技術，門檻頗高，只有通過企業長期的技術積累與持續創新，才能打磨出更高性能、更低功耗的IP產品；另一方面，各類高速總線協議標準的快速演進和半導體工藝的持續升級也為IP產品研發帶來了不小的挑戰，IP企業需要緊密跟隨芯片廠商及代工廠的制造工藝，快速推出新的、滿足市場需求的IP產品。

在牛芯半導體看來，除了以上兩方面外，國內IP廠商背靠巨大的本土市場，還應進一步發揮技術支持與定制化服務的優勢。以DDR IP為例，根據芯片的方向、形狀以及擺放位置的不同，客戶選擇的封裝類型也可能不盡相同，這些都要求IP廠商可以對產品規格做出靈活調整，但國外IP供應商一般不會、也不愿意提供個性化的定制設計，這對崛起中的國產DDR IP產業而言無疑是一個好的突破口。

牛芯半導體已為多家客戶提供了DDR IP的定制服務，涵蓋PHY IP和Controller IP。除了高效的定制化服務，牛芯半導體還可以提供可靠的技術支持，包括鏈路仿真、信號完整性分析、測試調試服務等。


結語

在宏觀世界，萬物互聯已經成為全球IT界的共識，而在集成電路層面，一個微觀的“萬物互聯”世界正在形成，也就是說，一個芯片上，或一個類似于芯片的高密度封裝模塊內，所要承載的功能塊越來越多，這是應用需求和技術發展共同作用的結果。

集成電路的異構，使得組成部分數量不斷增加，各個組成部分之間的連接需求愈加迫切，傳統方法和技術已經難以滿足這么多數量、這么高速度連接的要求。這給半導體IP廠商提供了更多的發展機遇，這其中，接口IP是重中之重。

傳統上，處理器IP是整個IP市場最大的一支，但隨著異構計算的崛起，各種接口IP迎來了新的發展機遇，這是一片藍海，誰能夠看準發展方向，并抓住機遇，只要找對了一個突破口，就有望在較短時間內，實現快速發展，前文提到的Alphawave就是抓住了數據中心SerDes發展的窗口期，在很短時間內市占率就達到了行業前四的水平。相信類似的事情在今后會越來越多。