半导体国产背后的IP气力,若何突出重围?_国际
2023-03-02|来源:远大期货
当今时代,芯片设计公司若是没有IP,将难以完成芯片设计。半导体IP,就像修建行业中的砖瓦和预制件,有了制作好的质料,便能迅速搭建起修建。
在全球前十大IP厂商中,常年稳坐龙头职位的ARM市占率到达40.4%,*入局的大陆企业芯原股份排名第7,市占率仅为1.8%。实力悬殊伟大,绝大部门国产半导体企业不得不“仰仗”外洋公司的IP授权或架构授权。
2022年12月ARM宣布拒绝向中国企业出售先进CPU芯片设计IP,ARM的釜底抽薪使国产芯片在设计上陷入僵局。
1月中旬,美国、荷兰、日本三国政府杀青协议,对中国芯片制造施加新的装备出口管制和限制,这让本就“幽暗”的半导体产业雪上加霜。
然而,美国拧熄了“灯塔”,我们将进入“漆黑森林”吗?面临层层封锁,中国半导体IP若何在巨头环伺中突围?
作为科技与产业创新研究院,亿欧智库将在今年公布《2023年中国半导体IP(知识产权)行业研究讲述》,通过深入访谈半导体设计厂商、半导体IP供应商、行业专家学者等,以第三方视角洞悉中国半导体IP行业生长时机与挑战,以期为宽大产业介入方提供参考和辅助。
01 IP,芯片大厦的“砖瓦”
半导体IP(Intellectual Property,知识产权),通常也称作IP核(IP core),是指集成电路设计中预先设计、经由重复验证的、可重复使用的功效模块,通常在芯片设计中连系使用EDA软件与半导体IP来缩短芯片设计周期、降低开发成本。
半导体IP行业的降生正是半导体产业转移、行业分工细化的一定效果。
从历史生长历程来看, 自20世纪60年月半导体产业在美国起源以来,全球半导体产业因行业分工细化和应用市场需求转变,履历了“美国——日本——中国台湾、韩国”两次产业转移,现在正在举行第三次产业转移。
20世纪70年月,美国将半导系一切装配、封装测试等低利润环节转移至日本,日本半导体产业由此最先积累,并在家电市场的需求下不停完善半导体产业链。这次产业转移成就了东芝、索尼、日立等企业,它们大多是具备芯片设计和生产能力的IDM厂商。
随着经济泡沫破灭,日本的半导体产业最先走向祛除。台积电和联电两家企业降生,推动美国、日本半导体产业从IDM模式逐渐转变为Fabless模式(指只专注于设计而没有制造营业的模式)。在第二次产业转移历程中,中国台湾重点生长半导体的制造手艺,韩国则聚焦储存营业,并成就了台积电、联电以及韩国三星、海力士等企业。
进入21世纪,随同着手机产业崛起,庞大多样的终端产物导致芯片设计难度直线提升。半导体行业遵照摩尔定律的生长,单个芯片上集成的晶体管数目已达上亿个,所涉及流程愈加庞大,研发用度逐渐升高。
产业升级带来成本、风险和设计难度的提升,促使产业链按专业来分工细化,芯片设计产业进一步拆分出半导体IP产业并催生了轻设计模式。半导体产业的上中下游分工也逐渐明晰:上游包罗EDA工具、IP服务以及加工质料装备;中游是芯片设计、制造和封装测试环节;下游则是终端系统厂商。
在轻设计模式下,芯片设计公司专注于芯片界说、芯片架构、软件/算法等,将芯片前端和后端设计、量产治理等所有或部门外包给设计服务公司,通过购置成熟可靠的IP方案,就可以实现某个特定功效,大大降低了芯片设计的难度与成本。
02 巨头釜底抽薪,出路何在?
半导体IP的创收主要泉源于前期授权和后期版税,尚有基于自力设计IP提供芯片定制服务。
1990年,ARM探索出了IP授权的商业模式,即不再设计芯片,而是以授权的方式将芯片设计方案转让给其他公司,这也成为半导体IP授权行业的劈头。
那时,新晋的半导体设计公司险些都选择从ARM获得授权,通过开放的IP授权模式,ARM迅速在移动端处置器市场获得跨越95%的市场占有率,与PC/服务器端处置器霸主英特尔一起,组成了当下全球半导体产业*层的两大指令集尺度。
多年来,ARM在全球IP市场一直保持着稳固的龙头职位,尤其在处置器IP方面具有*优势,并在版税收入上也保持大幅*职位,2021 年ARM市占率到达40.4%,第二第三划分为 Synopsys 和 Cadence。
由于半导体IP行业较高的手艺壁垒与生态壁垒,市场份额高度集中于外洋前三位玩家,CR3到达 66.2%。海内代表企业较少,主要有芯原股份、寒武纪等,且市场份额较低,2021年芯原股份市占率仅为1.8%,半导体IP国产化率低且影响力相对较小,且主要提供接口类IP,其他诸如CPU IP的产出很少。
现在我国绝大部门芯片都确立在外洋公司的IP授权或架构授权基础之上,好比华为的麒麟芯片、鲲鹏芯片均使用ARM指令集,因此在手艺上很容易被釜底抽薪。2022年12月ARM宣布拒绝向中国企业出售先进CPU芯片设计IP,使得国产芯片在设计上陷入僵局。
焦点手艺与知识产权受制于人具有较大的手艺风险,半导体产业是国家战略性产业,只有做到芯片底层手艺和底层架构的完全“自主、平安、可控”才气保证国家信息系统的平安自力,IP 和芯片底层架构国产化是必经之路。
03 IP国产化蹊径,初现曙光
现在,海内代工厂逐步崛起,涌现出如中芯国际、华虹团体等具备国际竞争水平的企业。IC insights数据显示,海内代工厂全球市场份额从 2011 年的7.2%提升至2021年的8.5%,并预计在2026年有望提升至8.8%。DITITIMES 数据显示,中芯国际与华虹团体进入市场份额前十的行列,市占率划分到达 5.7%与 3.1%。
海内代工厂的快速生长将对上游半导体IP产业形成推力,动员国产半导体行业生态链建构。
一样平常来说,代工厂为削减设计障碍、提高首次乐成率,缩短设计、量产与上市时间,会与IP上游厂商慎密相助。这也为国产IP供应商提供时机,例如中芯国际作为海内代工厂龙头,在IP支持方面,具有1000余种内部自研IP,相助IP供应商50余家,相助同伴提供IP共800余种,能够为客户设计方案提供足够的IP库支持。
与此同时,AI应用的不停拓展以及汽车智能化等下游领域的推动,也为半导体IP行业竞争名目带来了新变量。
汽车为半导体IP下游主要应用领域之一。凭证IHS数据,中国自动驾驶市场是全球局限内最主要的市场之一,2020年市场规模已达1376亿元,预计未来几年仍将保持高速增进。在智能驾驶级别逐步提高的同时,智能座舱对芯片性能要求也逐步增添。海内汽车智能化趋势将为包罗半导体IP行业在内的汽车产业链各环节带来增量。
AI应用的泛化使得市场对AI芯片的需求逐步增添,预计全球和中国AI芯片市场在2024 年将划分到达630亿美元与785 亿元,AI芯片市场的快速生长需要IP核的支持。当前,海内外多个IP厂商已经结构AI IP核领域,包罗Cadence、CEVA、芯源股份、寒武纪等。
IP 国产化已成为事态所趋,但这条蹊径无疑是艰辛的,需要耐久的手艺积累、搭建完整的生态,也需要延续的研发投入,同时也磨练企业的商业计谋和能力。
亿欧智库以为,现在半导体产业已进入继PC和智能手机后的下一个生长周期,物联网、大数据、人工智能以及智能汽车等应用的兴起,有望为国产半导体IP 行业带来新增量。细分市场需要特色产物,在细分IP领域举行突破或成为中国半导体IP国产化崛起的蹊径。