目前，半導體行業已經進入后摩爾時代，制程工藝很難像過去30年那樣，芯片上的晶體管數量每兩年就可以翻倍，近些年，制程節點的演進速度明顯放緩，且晶體管數量的增加也越來越艱難。在這種情況下，要想提升芯片性能，同時控制好功耗和成本，就不能局限于傳統意義上的制程工藝水平提升了，必須想出新的辦法，例如，先進的Die、總線和封裝技術等，而這些對IP的種類、數量和創新提出了更高要求，此時，IP在產業內發揮的作用更加凸顯。
正因如此，近些年，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。按產品類型分，半導體IP大致可分為處理器 IP、接口 IP、物理IP和數字IP。其中，處理器IP是市場規模最大的一類，而增速最快的品類是接口IP。
接口IP包括有線接口IP和無線接口IP：有線接口IP包括USB、PCIe、DDR、SATA、D2D（Die to Die）等，應用較多的為USB、DDR、PCIe、MIPI和以太網IP；無線接口IP主要包括藍牙、Zigbee、Thread等。有線接口IP占接口IP市場總份額的95％。
據IPnest統計，各類接口IP在2021年產生了13億美元的收入，同比增長22．7％，這主要歸功于PCIe、DDR內存控制器和以太網／ SerDes。IPnest預測接口IP在2026年的市場規模將達到30億美元。
在過去15年中，IP市場的主要驅動力是智能手機，在這個過程當中，Arm和Imagination等IP廠商是最大受益者。而近些年，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，Synopsys和Alphawave是典型代表企業。
從IPnest給出的IP供應商按許可證（LICENSE）收入的排名情況。從中可以看出，Synopsys是IP許可收入的第一贏家，2021年市場份額為31．2％，而Arm以25．6％的市場份額排名第二（Arm的主要收入來源為版稅，市場占有率超過60％）。
Synopsys的市占率與該公司對有線接口的重點投入有很大關系，Synopsys在高性能SerDes市場占有55．6％的份額，而該類IP是有線高速互連市場的重要支柱，該公司支持幾乎所有協議（USB、PCIe、以太網、SATA、HDMI、MIPI、DDR 內存控制器等），并在每個協議IP市場都處于領先地位。
有些驚奇的是，Alphawave排到了第四，僅次于Cadence，顯示了高性能SerDes IP對于當下以數據中心應用為主要市場驅動力的重要性，目前，Alphawave是臺積電，三星和英特爾IFS等頂級晶圓代工廠7nm、5nm和3nm所需的PAM4 112G SerDes IP的重要供應商。
Alphawave由SerDes專家團隊于2017年創建，開發了基于DSP的PAM4 112G，并在2021年創造了8900萬美元的IP收入，同比增長了102％，2020年同比增長了75％。該公司成功的關鍵是瞄準了前沿協議和技術節點，這些在數據中心的計算、存儲，以及通過PCIe、CXL等協議進行互連的應用當中發揮著越來越重要的作用。可以說，Alphawave在正確的時間出現在了正確的地方，再加上該公司團隊在SerDes設計方面長期的經驗積累，才取得了這樣的業績。
接口IP與Chiplet相得益彰
如前文所述，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，特別是在布局Chiplet的D2D接口方面，既需要具備先進制程的支持能力，還需要了解異構，能把28nm、16nm、7nm、5nm等各種制程的Die融合在一起。這就需要具備開發Chiplet架構中兩邊接口的能力，其對帶寬、時延的要求，與傳統接口IP相比，提高了很多。不僅如此，設計Chiplet，需要對工藝和封裝有很深的了解。所有這些加起來，工作量是巨大的，特別是在驗證方面，需要花費的精力、人力和相關資源，比傳統設計方案要多很多。
此外，Chiplet設計還涉及協議問題，因為Chiplet屬于新生事物，目前仍還處于摸索階段，相關協議沒有定型，各家都有自己的方法，如英特爾的AIB、Co－EMIB技術，AMD的Infinity Fabric On Package （IFOP）接口及MCM Chiplet技術，用7nm Core Die加上14nm IO Die取代傳統單芯片。從以上這兩家的技術方案可以直觀地看出，Chiplet與封裝技術緊密相關，這就進一步增加了相關接口IP的設計復雜度。正是因為如此，就需要IP供應商與下游的晶圓代工和封測廠加強合作。
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。
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。
更多信息可以來這里獲取==>>電子技術應用-AET<<
