我國半導體產業正處于快速發展期,AI、5G、自動駕駛等新興方向推動著產業的快速升級;但與此同時,我國發展半導體仍面臨著關鍵環節無法自給的現狀,提升國產化率成為重要的時代命題。
其中,IP作為芯片設計中不可或缺的要素,國產率非常低。更值得關注的是,隨著芯片制程縮小、復雜度提升,芯片設計難度加大,單芯片IP的使用量在不斷提升,這進一步放大了IP的重要性,也推升了IP在設計行業營收中的占比。
來源:IBS數據
IBS數據顯示,10nm單芯片IP平均用量為143個,7nm達到178個,預計5nm將直接達到218個。半導體IP市場將從2018年的46億美元增至2027年的101億美元,年均復合增長率為9.13%。
芯片IP獨特的地位,及其巨大的市場潛力,都值得業界在大力發展半導體產業的同時重新思考:我們要走什么樣的IP發展之路?我們該如何發展IP產業?
被看好的“安謀模式”
安謀科技是本土半導體IP市場中比較獨特的一家企業,它是由中方投資人與軟銀集團在2018年4月簽約成立的合資公司,中方控股51%,外方持股49%,其中Arm擁有47.33%的股權。
按照雙方簽訂的協議,安謀科技可以獨家且永久地擁有在中國授權并銷售Arm IP產品的權利;同時,安謀科技還擁有完全獨立的自主研發權利,可開發Arm架構的CPU以及獨立架構的其它處理器,并可將其反向授權給Arm,在全球銷售。也就是說,安謀走的是“自研IP+Arm IP”并重的路線,基于全球IP標準,同時貼合本土市場進行創新。
公開信息顯示,獨立運營四年以來,安謀科技的自研業務已經形成了一定的積累和成果。圍繞人工智能、CPU、信息安全、ISP等領域,安謀科技推出了周易NPU、星辰CPU、山海SPU、玲瓏ISP和玲瓏VPU等多條自研IP產品線,已向超過100個本土客戶進行授權,超過30個客戶實現了流片和量產。
“安謀模式”一直被業界所追捧:作為一家中方控股的合資公司,安謀科技既獲得了持續發展的動能,又在商業合作模式的探索上找到了新出路。對整體半導體產業來說也非常關鍵:不僅能夠授權先進的Arm IP產品,滿足國內市場開發具有全球競爭力產品的需求;同時,更能夠通過持續提升的研發能力,用自研IP增強汽車、云計算、數據中心基礎設施等領域的創新力,為國內半導體產業生態從源頭注入“活水”。
隨著今年5月,安謀科技新任聯席CEO劉仁辰和陳恂在員工線上大會宣布,將全面接手公司運營。安謀科技一場歷時兩年之久、以“換帥”為主線的管理權紛爭由此塵埃落定,該公司也終于以最合規、合法的方式平穩過渡到了新階段,也進而給業界服下了一顆“定心丸”。
針對業界最為關心的Arm IP供應、自研IP的推進以及生態建設問題,安謀科技在公開信中表示:在新領導層的帶領下,將一如既往地作為一家獨立運營的公司,支持中國半導體產業的發展,在保持安謀科技業務模式不變(包括但不限于繼續開展Arm?IP業務和大力發展自有知識產權IP)的基礎上,進一步發展與客戶的良性關系,深化與各合作伙伴的健康合作,持續加大投入豐富Arm中國合作伙伴生態系統。
“新氣象”遇上“芯機遇”
在向物聯網、人工智能邁進的時代,自家的研發并不是決定實力的唯一因素。IP公司之間的競爭,除了各家技術上的獨特性,更為重要的是能否聯合合作伙伴建立IP—芯片—應用等一體化生態的能力。
從安謀科技近期動態來看,新任管理層上任后,正不斷履行著向市場、合作伙伴做出的承諾。在堅持“獨立性不變、戰略不變、對員工承諾不變、組織架構框架不變”的“四不變”原則上,有序推進業務開展,繼續向高速發展的新階段穩步邁進。
最新業務既有與地平線在高性能自動駕駛芯片、智能汽車生態系統的合作;也有與鴻鈞微電子在高性能服務器處理器基礎架構、生態落地的推進;此外,憶芯科技的企業級PCIe4.0?SSD主控芯片宣布成功流片,其中就搭載了Cortex-A55和安謀科技的“星辰”STAR-MC1;上海靈動微也在近期宣布了高端MCU產品正式量產,其中也搭載了安謀科技的“星辰”STAR-MC1處理器。
其中,憶芯科技的企業級PCIe4.0?SSD主控芯片STAR2000,就是安謀科技自研IP與Arm IP在邊緣計算、物聯網等領域結合的產品合作典范。
STAR2000作為國內首批將Cortex-A55用作CPU的高性能企業級SSD主控芯片,注重Cortex-A55靈活高效的多核一致性管理機制、出色的指令執行效率、極低的Cache訪問延遲以及強大的輸入輸出能力和運算能力。而安謀科技自研的星辰STAR-MC1處理器則用于閃存通道控制,使STAR2000完備地支持各類閃存接口協議并保證閃存訪問的效率,并在面積、功耗與性能上達到了出色的平衡。
靈動微宣布量產的MM32F5系列,也是該公司高端MCU產品的開局之作。而之所以選用安謀科技的星辰STAR-MC1處理器,靈動微表示主要基于以下幾方面考量:首先是高性能,在同等工藝和功耗前提下,采用Armv8-M Mainline架構的“星辰”STAR-MC1內核相對于Arm Cortex-M4有很大性能提升。STAR-MC1處理器內置L1 I/D cache且設置獨立的TCM接口,能夠大幅提升存儲訪問并行度,提升系統效率。內置的TrustZone技術可以提升整個系統的安全處理能力,提供更全面的內存保護機制。其次,STAR-MC1處理器支持Arm DS和Keil MDK工具以及第三方的IAR、SEGGER、Lauterbach等工具鏈,兼容IAR、GCC、J-LINK、ULINK2等各類編譯器、操作系統、仿真器,便于工程師在開發設計時快速上手。
當下的安謀科技正遇上本土芯片產業的高速發展期,一個平穩運營、繼續保持獨立發展、能夠持續賦能中國半導體產業的公司是業界共同的期待。
業界在“應用主導”的創新設計趨勢下,已經看到了底層IP的價值和生態構建的重要性。安謀科技通過廣泛協作推動新技術落地、通過自研提升核心競爭力,既是業界的共識,也是自身發展壯大的絕佳機遇。從上述穩步推進的合作來看,安謀科技圍繞智能汽車、數據中心基礎設施、高性能國產存儲、高端通用MCU領域等領域的布局和創新,正在進一步開花結果。
先進IP模式助力本土半導體產業升級
本土芯片設計產業正迎來千載難逢的發展機遇。首先,國內市場應用和需求非常龐大;其次,國際政治、經濟因素影響下,國產替代需求日益高漲,國產芯片的商用前景也越來越明朗。
受此驅動,本土芯片設計企業加緊核心技術研發、布局高端市場幾乎成為必然的發展方向。也只有持續向高端市場進發,才能最終與行業巨頭在國際舞臺上競技,最終憑借技術、產品和服務在競爭中取勝。
不過,隨著產業的升級,芯片設計的成本和難度將不斷加大,企業只有進一步提升利潤空間才有望繼續支撐高額研發投入。同時,隨著芯片復雜度的增加,同樣大小的芯片內部容納的晶體管數量越來越多,包含的功能也越來越多,這對企業來說,不論是人才、時間和資金投入都意味著極高的門檻和風險。
這些挑戰都已直接反映給上游IP供應商,也將進一步推動IP業務模式的變革。未來,IP供應商不僅要提供經過驗證的IP產品,同時也需要提供平臺式的IP組合,滿足企業的通用和定制場景需求,同時幫助他們進一步降低總體擁有成本 (TCO),實現利潤提升和快速迭代。
在這一趨勢下,安謀科技堅持開展Arm IP業務和發展自主技術并重的路線,將越來越凸顯出巨大的差異化優勢。在Arm生態體系構筑的護城河基礎上,自研IP產品線的高性能、多樣化、穩定性、易用性,加之貼近本土市場服務的便捷性,將形成獨到的核心競爭力。安謀科技如果更進一步將自研IP與Arm IP進行深層互補、融合,將有望更好地根據市場需求提供計算單元組合,持續為本土芯片產業升級提供強大動力。