Fabless商機旺 中國半導體IP業欣欣向榮

作者 : 顧正書,EE Times China

中國本土IC設計公司在數量和營收上的大幅成長,影響了中國乃至全球半導體產業鏈的格局,也促進了EDA工具和半導體IP的發展與創新。

在2020年於重慶舉辦的ICCAD是中國半導體產業的年度盛會,中國半導體產業協會IC設計分會理事長、北京清華大學教授魏少軍在會中的報告資料顯示,中國IC設計業持續成長和擴大:2020年中國本土IC設計公司達到2,218家,較2019年增加438家。

其中營收超過1億元人民幣的IC設計企業有289家;2020全產業銷售預計達3819.4億元人民幣,較2019年成長23.9%。產業分佈格局也在發生變化,除北京、上海和深圳這三個傳統IC設計業聚集地,無錫、杭州、西安、成都、南京、武漢、蘇州、合肥和廈門等城市的IC設計類企業數量都超過了100家。

中國本土IC設計公司在數量和營收上的大幅成長,影響了中國乃至全球半導體產業鏈的格局,也促進了EDA工具和半導體IP的發展與創新。針對中國EDA產業,在另一篇文章中已經多有著墨,以下著重介紹中國半導體IP產業生態的發展現況與趨勢。

半導體IP產業生態

根據IPnest發佈的2019年全球半導體IP廠商營收排名報告,目前全球主要IP 供應商包括Arm、Synopsys、Cadence、SST、Imagination Technologies、CEVA、中國大陸的芯原(VeriSilicon)、Achronix、Rambus和台灣的力旺電子(eMemory)。

其中Arm以其全球範圍的Arm處理器生態主導整個半導體IP市場;Arm生態不但深耕行動裝置和消費電子領域,而且開始往高性能運算(HPC)領域進軍,同時在物聯網(IoT)和自動駕駛等新興應用領域積極擴展。IP生態的構建和發展對新興的RISC-V也至關重要。

除了微處理器架構的生態外,芯原董事長暨總裁戴偉民(博士)認為,半導體產業應該要重視兩個現象:一是「萬物信連」,二是小晶片(Chiplet)。從「萬物互連」到「萬物智連」,再到「萬物信連」,對應的是從雲端運算到霧運算,再到邊緣運算。

邊緣運算是用開源硬體模組進行安全和分散式運算,利用大量邊緣AI裝置的算力;這裡的邊緣運算涉及到很多隱私資訊,因此一定要安全可靠,就是現在「信創」(EETT編按:即「信息技術應用創新產業」簡稱,為中國大陸積極推動的資安、網路安全產業)專注的事。

戴偉民認為,要讓大家相信就必須開源,讓所有人都能監督。大量資料即時收集,一定要有軟硬體協同的產品。芯原是做平台的,可以提供開源模組,但不做產品,希望有更多像小米這樣的公司來做具體的產品。

Chiplet趨勢對IP產業影響

Chiplet這種異質整合的IP重複使用模式,已經被業界領導業者所接受,AMD成功超越Intel,就是利用了Chiplet來開發大量高整合度的晶片,這充分證明了Chiplet的發展前景。根據市場研究機構Omdia的最新報告,Chiplet處理器晶片的全球市場規模正爆發式成長,預計到2024年會達到58億美元,2035年則超過570億美元。

並非每種晶片都需要5奈米(nm)這樣的尖端製程,因為不是每一家公司都能負擔起5奈米製程的成本,於是Chiplet這種將不同製程節點的裸晶混合封裝的新形態,將成為未來晶片開發的重要趨勢之一。

基於芯原技術優勢和中國本土半導體產業的發展特點,戴偉民提出了「IP as a Chiplet」(IaaC)的概念,旨在以Chiplet實現特殊功能IP,透過「隨插即用、模組化組裝」方式,解決7奈米及以下先進製程中的性能與成本平衡,降低較大規模晶片的設計風險。

RISC-V致力發展產業生態

目前RISC-V最缺的是生態,而生態需要開發板和社群;一塊好的開發板,對催生整個開源社群扮演關鍵角色。兩年前SiFive的開發板賣近千美金仍供不應求。賽昉科技(StarFive)執行長徐滔表示,公司成立兩年來一直致力於推動中國RISC-V生態、開發本土化的RISC-V產品,目前已經取得了很大的進展。

除了豐富的RISC-VIP核心產品線,賽昉還有軟體、開發板以及基於RISC-V的晶片平台。驚鴻7100是賽昉推出的高性能RISC-V人工智慧視覺處理平台,面向多媒體音視訊應用,也秉承開源生態思路,通過開源社區共同創建RISC-V在AIoT方面的生態。

在盈利模式上,RISC-V開源和EDA開源不同。EDA可能是開源數萬行的程式碼,而RISC-V本質上只是標準開源,指令集充其量也就兩頁紙。正因為標準是統一的,很容易做出要做的晶片,所以大家都在裡面尋求可能的盈利點。賽昉作為一家商業公司,開源只是一個手段,徐滔認為在晶片平台和垂直領域給客戶提供有價值的解決方案是一個盈利點。

例如,做通訊處理器並不需要所有的RISC-V指令級擴展,但會逐年擴展,用戶缺了哪方面的拓展,可以透過RISC-V基金會把那部分標準變成通訊擴展標準。如果能把這個指令做好,那它就是RISC-V的一個子集,使它真正成為通訊領域裡的一個標準。這帶來的價值非常大,因為標準開源是最高層次的創新。

中國的Arm生態發展

安謀中國(Arm China)自成立起就備受關注,過去幾年除了在中國進行Arm技術推廣和生態培育,還把更多的研發放在中國完成,例如此前推出的周易AIPU、山海物聯網方案和星辰CPU,以及最近剛發佈的自主設計玲瓏ISP處理器。

安謀中國研發常務副總裁劉澍表示,希望通過這種模式不斷支援Arm生態在中國的建設,更好地支援本土半導體產業發展和自我獨立創新。在外部大環境影響下,之前被境外廠商佔據的一些晶片市場被釋放出來,這是中國國內半導體廠商實現快速演進的機會,升級和經驗累積的週期都會比過去要縮短一半。

服務中小企業

在中國半導體產業,服務中小企業也不可忽視。四川和芯微(IPGoal)專於于高速、高精度數位類比混合訊號IP的研發、推廣和授權,號稱是中國大陸第一家掌握USB 2.0和音訊編解碼核心技術並實現量產的企業。

和芯微董事長/暨執行長鄒錚賢表示,中國大陸中小企業數量非常多,在市場策略上會選用相對較成熟的技術服務他們,而不是盯著一些最尖端的技術,這是與國際大廠不一樣的地方。這種模式需要培養足夠體量的服務團隊,因為國內有這類服務需求的企業太多。

做類比IP跟做類比晶片有一個本質區別,就是IP不是核心競爭力。做好IP客製化服務的核心就是品控,同時服務更多的中小企業。說到中國的「國產替代」,鄒錚賢認為IP的替代比晶片產品的替代更難,因為高階IP的研發投入非常大,尤其是要突破智慧財產權的壁壘。所以「國產替代」更多的是元件等級的替代,因為各類元件中分很多層次,替代一般是從低階開始,再到中階和高階。

成都銳成芯微(ACTT)主要致力於低功耗、物聯網應用相關的類比、射頻、存儲及介面類別IP,能夠提供全套NB-IoT/超低功耗物聯網模擬IP解決方案。該公司執行長沈莉表示,ACTT專注在偏實體、偏類比的IP,目前主要的應用方向是以物聯網、蜂巢式網路或智慧家庭、可穿戴市場,未來可能在智慧車輛、醫療電子等方面拓展。

類比IP是不斷積累,精雕細琢後不斷精進的過程,需要長期的匠心投入和研究精神。近年來中國大陸無晶圓廠業者數量持續增加,其中大部分是中小微企業。銳成芯微作為類比IP供應商,針對物聯網碎片化市場,正好適合這些中小企業的靈活作戰方式,其IP產品也在積極配合服務這部分廠商。

本文原刊於EE Times China網站

 

 

 

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