稀缺性賽道上的國產(chǎn)半導(dǎo)體IP

文 管浩

在幾年前，可能大家很難想到，2020 年“芯片”會成為一個全民熱議的話題，連同其細(xì)分領(lǐng)域的小巨頭，也在一夜之間成為大家關(guān)注的焦點。

今年6 月，蘋果在WWDC 2020 全球開發(fā)者大會上宣布，將開發(fā)基于ARM 架構(gòu)的自研Mac 處理器后，引起了業(yè)界的軒然大波。蘋果宣布將采用自研ARM 芯片，無疑給原本就份額巨大的ARM 生態(tài)再帶來一重助推力，有機(jī)構(gòu)稱，“ARM 席卷一切的時代已來”。

隨著集成電路技術(shù)的不斷升級，芯片設(shè)計復(fù)雜程度也逐步提升，行業(yè)分工趨于細(xì)化，IP 產(chǎn)業(yè)因此應(yīng)運而生。半導(dǎo)體IP 是指集成電路設(shè)計中預(yù)先設(shè)計、驗證好的功能模塊，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片的基本構(gòu)件，它在集成電路設(shè)計與開發(fā)工作中是不可或缺的要素。IP 的高技術(shù)密度、集中的知識產(chǎn)權(quán)以及昂貴的商業(yè)價值，使其一直處于產(chǎn)業(yè)鏈的頂端。因此，在半導(dǎo)體行業(yè)，IP 被視為處在上游關(guān)鍵位置的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。

一般IP 公司采取的經(jīng)營模式為SiPaaS（“芯片設(shè)計平臺即服務(wù)”），是一種輕資產(chǎn)類型。采用該模式的公司實際上并沒有自有品牌芯片產(chǎn)品，而是提供一站式芯片定制服務(wù)和半導(dǎo)體IP 授權(quán)服務(wù)。它們在資金回收方式上，前期受客戶委托進(jìn)行設(shè)計時，獲取的收入就能夠覆蓋設(shè)計成本，且SiPaaS 只參與初期的生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，后續(xù)產(chǎn)品銷售、技術(shù)支持等都由芯片設(shè)計公司完成，因此在財務(wù)表現(xiàn)上，半導(dǎo)體IP 也顯示出良好的盈利能力。

全球的半導(dǎo)體IP 市場

IP 對于提高高級設(shè)計流程的設(shè)計生產(chǎn)率至關(guān)重要，因此在半導(dǎo)體市場上具有巨大的潛力。

目前，全球半導(dǎo)體IP 市場主要被英美企業(yè)壟斷，呈現(xiàn)出高度集中趨勢。2019 年全球前十大供應(yīng)商合計占比78.1%，7 家為美國和英國企業(yè)，其中最大的IP 供應(yīng)商為英國的ARM，占據(jù)了40%以上的全球市場份額，排名第二、第三的企業(yè)美國Synopsys、美國Cadence 分別占據(jù)超過18%和接近6%的全球市場份額。

從市場分析公司IPnest 發(fā)布的關(guān)于2019 年全球半導(dǎo)體IP 廠商的營收排名數(shù)據(jù)可以看出，2019 年全球半導(dǎo)體IP 市場總價值約為39.4 億美元，比2018 年的37.4億美元增長了5.2%。但考慮到半導(dǎo)體市場在2019 年下降了約15%，且IP 特許權(quán)使用費（royalties）通常與芯片銷售價格掛鉤，這說明IP 在半導(dǎo)體市場的滲透率進(jìn)一步提高了。

ARM 在全球半導(dǎo)體IP 市場中處于技術(shù)領(lǐng)先地位，它設(shè)計了一系列相互關(guān)聯(lián)的IP，包括微處理器、物理IP 以及支持軟件和工具。

在IP 總收入方面，ARM 也一直保持著市場領(lǐng)先地位。ARM 曾經(jīng)控制著IP 市場50%的份額，但是在市場競爭不斷加強(qiáng)的情況下，最近兩年市占率有所下降，從2018 年的44.7%下降到了2019年的40.8%。

不過，雖然全球半導(dǎo)體IP 市場由巨頭壟斷，但從縱向來看還是有些喜人的變化。2017 年，全球前十大供應(yīng)商的份額合計達(dá)到84.6%，但2018 年降至80.1%。這也說明了市場參與者在增多，且競爭力也在逐步加強(qiáng)，新鮮血液的加入，也有利于整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

今年，ARM 提議將其兩個物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)集團(tuán)（ISG）業(yè)務(wù)（物聯(lián)網(wǎng)平臺和Treasure Data）轉(zhuǎn)讓給新實體。此外，ARM 方表示，在擬議的轉(zhuǎn)讓完成后，ARM 將加深對核心半導(dǎo)體IP 業(yè)務(wù)的關(guān)注。

國產(chǎn)半導(dǎo)體IP 如何破局？

實際上，先前國內(nèi)對IP 的討論一直不多，直到去年ARM 斷供華為的消息爆出加劇了IP 國產(chǎn)化的急迫性，IP 也受到較大關(guān)注，發(fā)展IP 國產(chǎn)替代已成為不可逆轉(zhuǎn)的技術(shù)浪潮。

在中國，半導(dǎo)體IP 市場起步較晚。但令人驚喜的是，隨著如今國產(chǎn)替代的加速發(fā)展，創(chuàng)立于2001 年的芯原股份依靠30人團(tuán)隊，以為中芯國際研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)單元庫為起點，開創(chuàng)了國內(nèi)的IP 授權(quán)先河。

在國內(nèi)，涉及半導(dǎo)體IP 業(yè)務(wù)的公司也有，例如今年剛剛登陸科創(chuàng)板的寒武紀(jì)、以EDA 為核心業(yè)務(wù)的華大九天等，但它們大多還處在細(xì)分領(lǐng)域，芯原股份則是布局較廣者。

國產(chǎn)廠商芯原股份是一家主營一站式芯片定制服務(wù)和半導(dǎo)體IP 授權(quán)服務(wù)的明星企業(yè)，位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游。其依托SiPaaS 的商業(yè)模式和強(qiáng)大的研發(fā)能力成為中國大陸排名第一、全球排名第七的半導(dǎo)體IP 授權(quán)服務(wù)提供商。其公司的客戶覆蓋了英特爾、博世、Facebook、谷歌、中興通訊、大華股份等眾多國內(nèi)外知名企業(yè)。

據(jù)民生證券測算，2019 年主營IP授權(quán)的公司Arm（采用半年報數(shù)據(jù)）和CEVA 整體毛利率分別為93.56% 和88.40%。但相比之下，芯原股份的表現(xiàn)似乎更加亮眼，在2019 年其IP 授權(quán)業(yè)務(wù)的毛利率為94.78%。但在全球半導(dǎo)體IP 市場的份額中，芯原股份的占比尚不足2%，同時其所積累的IP 多是依靠并購而來，缺乏自主可控的IP。

據(jù)《上海證券報》報道，8 月6 日，在芯原股份科創(chuàng)板IPO 網(wǎng)上路演環(huán)節(jié)，有投資者向芯原股份的董事長、總裁戴偉民問及我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。戴偉民表示，隨著工藝節(jié)點的演進(jìn)，單一芯片上集成的IP 數(shù)量越來越多，單個IP 的開發(fā)成本也越來越高。

戴偉民介紹，為了解決這一瓶頸問題，芯原股份提出IP as a Chiplet（IaaC）理念，旨在以Chiplet（小芯片）實現(xiàn)特殊功能IP的“即插即用、模塊化組裝”，解決7nm 及以下先進(jìn)工藝中的性能與成本平衡，降低較大規(guī)模芯片的設(shè)計時間和風(fēng)險。

IP 技術(shù)壁壘較高，進(jìn)入難度大，但研發(fā)并不是決定實力的唯一因素。IP 需要長期的技術(shù)積累，也需搭建完備的生態(tài)，需要持續(xù)的研發(fā)投入，同時也考驗企業(yè)的商業(yè)策略和能力。因此，IP 技術(shù)壁壘較高，進(jìn)入難度大。

ARM 能夠成為移動時代王者的核心因素，除了它的CPU 和GPU 架構(gòu)等核心IP，還在于聯(lián)合合作伙伴建立了IP 核-芯片-應(yīng)用的一體化生態(tài)，從而形成了高壁壘。

但生態(tài)搭建需要時間，這離不開客戶的積累。

截至去年底，芯原股份累計向250 多家客戶進(jìn)行IP 授權(quán)，去年授權(quán)次數(shù)僅有65 次。但ARM 僅去年簽署的授權(quán)許可協(xié)議就已經(jīng)達(dá)到了1767 份，近五年的客戶累計超過450 個，其中包括了IBM、高通、英偉達(dá)、微軟、蘋果等全球知名公司。這為ARM 搭建完善的生態(tài)系統(tǒng)供應(yīng)鏈提供了基礎(chǔ)。

因此，國產(chǎn)IP 要彎道超車，或者說打破ARM 壟斷，具備開源生態(tài)的指令集RISC-V 是目前最大的機(jī)會。

對此，芯原股份董事會秘書施文茜也表示，在物聯(lián)網(wǎng)的碎片化環(huán)境中，開源指令集的RISC-V 架構(gòu)具有廣泛的發(fā)展前景。早在2018 年，芯原股份就牽頭建立中國RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRVIC)，作為首任理事長單位，公司已投資中國第一家專業(yè)RISC-V IP 公司。

如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)和5G 通信等新應(yīng)用的興起，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也繼PC 和智能手機(jī)后進(jìn)入了一個新的發(fā)展周期，這也將推動半導(dǎo)體IP 市場持續(xù)增長，為中國IP 市場帶來助力。半導(dǎo)體IP 是一個一旦建立了壁壘，就很難打破的行業(yè)。因此，對于本土的IP 從業(yè)者來說，這是一個壞時代，但同時，這也是一個好時代。