一 集成電路與IP核技術

1.1 什么是IP核

IP(Intellectual Property)，直譯為知識產權。在集成電路（IC，Integrated Circuit）設計中，IP核是指已驗證的、可以重復使用的具有某種確切功能的集成電路設計模塊。例如Intel的處理器技術、Nvidia的GPU技術、TI的DSP技術、Motorola的嵌入式MCU技術、Trident的Graphics技術等。

這些模塊是具有性能高、功耗低、技術密集度高、知識產權集中、商業價值昂貴等特點，并且是集成電路設計產業的最關鍵產業要素和競爭力體現。

集成電路是整個信息產業的“芯”，而IP又是這個“芯”的“核”，這就是所謂的IP核。

?

圖1 集成電路芯片中的眾多IP核

?

IP核，分為軟IP (soft IP core )、固IP (firm IP core)和硬IP (hard IP core )。軟IP是用某種高級語言來描述功能塊的行為，但是并不涉及用什么電路和電路元件實現這些行為。固IP除了完成軟IP所有的設計外，還完成了門電路級綜合和時序仿真等設計環節，一般以門電路級網表形式提交用戶使用。硬IP則是完成了綜合的功能塊，已有固定的拓撲布局和具體工藝，并己經經過工藝驗證，具有可保證的性能。設計深度愈深，后續工序所需要做的事情就越少，但是靈活性也就越小。

從20世紀90年代至今，IC設計能力正在發生一次質的飛躍，即由ASIC（Application Specific Integrated Circuit，是一種為專門目的而設計的集成電路）設計方法向SoC（System on Chip，芯片級系統，也稱片上系統）設計方法轉變。SoC設計方法使IC設計開始進一步分工細化，出現了IP設計和SoC系統設計。在近些年全球IC市場低迷的情況下，IP核是不多的亮點之一。其實可以把IP核理解為一顆ASIC，以前是ASIC做好以后供人家在PCB（Printed Circuit Board， 印制電路板）上使用，現在是IP做好以后讓人家集成在更大的芯片里。芯片性能越來越強，規模越來越大，開發周期越來越長，設計質量越來越難于控制，芯片設計成本越來越趨于高昂。根植于軟件業面向設計模式的IP技術被認為是最有前途的方案，以解決當今芯片設計工業界所面臨的難題。

1.2 我國集成電路行業發展概況

在各方利好的大環境下，近年來，我國集成電路行業呈現良好的發展態勢。

圖2 2011-2015年中國集成電路產業銷售額 單位：億元

資料來源：CSIA

?

2015年全球半導體企業并購風起云涌，2015年全球半導體并購交易總額達到了1200億美元，比2014年全球半導體企業并購交易總額的380億美元增長了3.2倍。受到國內“中國2025制造”、“互聯網+”等新世紀發展戰略的帶動，以及外資企業加大在華投資影響，2015年中國集成電路產業保持高速增長。根據中國半導體行業協會統計，2015年中國集成電路產業銷售額為3609.8億元，同比增長19.7%。美國半導體協會(SIA)日前公布，全球半導體產業在2016年營收已來到3389億美元，創下有史以來最高年營收紀錄，相較2015年則微幅增加1.1%，其中以中國大陸市場的增幅最大，以9.2%領跑其它市場。

2016年我國集成電路產業主要有四大特點：

第一，產業規模繼續增長，但進出口受經濟下行壓力影響較大。2016 年，中國人實現了里程碑跨越。2016年8月14日，中國半導體協會發布統計，大陸IC設計產值上季已超越臺灣，上半年合計人民幣685.5億元，年增 24.6%，反超臺灣，對臺灣IC設計業威脅加深。

第二，技術水平和企業實力同步提升。在人才、資本、市場規模的持續積累和沖擊下，例如中國的海思、展訊入圍設計業10強，突破了14納米技術壁壘，還在積極向10納米發起沖擊。

第三，國際合作持續推進，重點產品布局初步成型。《國家集成電路產業發展推進綱要》發布以來，海外龍頭企業不斷調整與我國合作策略，逐步由獨資經營向技術授權、戰略投資、先進產能轉移、合資經營等方式轉變，國際先進技術、資金加速向國內轉移。

第四，國家基金對地方性基金撬動作用進一步凸顯，適應產業規律的投融資環境基本建立。今年以來，國內陸續新增多支地方性集成電路產業投資基金，總規模已超過500億元。

1.3 缺“芯”少“核”

IP核作為集成電路設計中最為重要的一部分，隨著行業的迅猛發展及其日趨擴大的市場需求，IP核的市場也在穩步擴大，國內企業對IP核的數量、質量和服務的需求都在不斷增加。

中國是全球最大的半導體市場之一，但是相對應的中國集成電路IP市場還不到全球市場的10%，仍屬于起步階段。

1.3.1 IP核的來源

IP核技術的自身特點決定了其主要有以下的幾個來源：

來源一：芯片設計公司的自身積累。傳統IDM（垂直整合制造）公司或Fabless（無晶圓）設計公司在多年的芯片設計中往往有自身的技術專長，這些技術成功地開發了系列芯片，并在產品系列發展過程中確立了設計重用的原則，一些成功設計成果的可重用部分經多次驗證和完善形成了IP。這些IP往往是硬核，如果這類硬核作為可提供給其他芯片設計公司使用的IP，就成了商品化的IP。

來源二：Foundry廠的積累。Foundry廠商是沒有自身芯片產品的芯片代加工廠，但Foundry廠商為了吸引更多的芯片設計公司投片，往往設立后端設計隊伍，來配合后端設計能力較弱的芯片設計公司開展布局布線工作。這支設計隊伍也積累了一定的芯片設計經驗，并積累了少量的IP(主要是Memory、EEPROM和Flash Memory等)，這些IP可以被需要集成或愿意在該Foundry流片的公司采用。此外，IP專職供應商與主要的Foundry廠商有長期的合作關系，經過投片驗證的IP可由Foundry廠向用戶提供，IP專職供應商從中提取一定利潤。

來源三：專業IP公司。這是20世紀90年代中期興起的，迎接SoC時代到來的設計公司。這類公司的特點是已經認識到將自身多年積累的IP資源轉化成商品的商業價值，因此，它們不僅提供已經成熟的IP，同時針對當前的技術熱點、難點開發芯片設計市場急需的IP核。

來源四：EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）廠商。主要的EDA廠商為了提供更適合SoC設計的平臺，在其工具中集成了各類IP核以方便用戶的 IP嵌入設計，這些IP核基本是以軟核形式出現。EDA廠商也并不直接設計開發IP核，而是與一些提供IP軟核的設計公司合作，提供一種集成IP核的設計環境。

來源五：設計服務公司。芯片設計服務公司是目前能立即向國內IC設計公司提供IP硬核的最主要途徑，除了自身積累的IP外，通過與IP專業供應商的戰略合作關系向國內用戶提供各類 IP。芯片設計服務公司是與用戶直接打交道的，它們了解市場需求的IP類型，其IP資源庫中積累的往往是最實用的IP。

1.3.2 國內IP核市場現狀

根據對國內IC設計公司的調查，主要的IP應用領域集中在以下幾個范圍：數字音視頻、移動通信和無線通信、汽車電子、信息家電、信息安全和3C融合。根據CSIP（工業和信息化部軟件與集成電路促進中心）的IP需求調查，IP交易領域主要集中在三個方面：一是開發難度較大和應用復雜的高端CPU和DSP;二是標準的接口IP(例如USB接口、PCI Express等);三是模擬IP(如PLL，ADC等)。這三類IP需求占到總需求的一半多。而其他的交易類型如標準的內存模塊，以及一些面向特殊應用的IP，則占據國內需求的三分之一。

圖3 國內IP主要交易領域

?

2012年，CSIP對隨機抽取的樣本企業的IP核采購金額進行調查，包括基本授權費(License Fee)和基于版稅(Royalty)的。綜合考慮樣本企業的研發投入、銷售額、產品類型，預計出當年國內IP核市場規模約為10.7億元。其中，約40%是嵌入式CPU的License和Royalty，另外兩類需求比較大的是高速串行接口和模擬混合信號IP核。

2012年的調查表明，大部分國內設計企業積累的IP核數量在10個以下，與2011年的調查結果較為接近。同時，擁有20個以上IP核的企業只有12%，沒有IP核的企業約占13%。

圖4 我國IC設計企業的IP核數量 數據來源：CSIP，2012.11

?

同時，國內IC設計公司購買IP核的支出相當高。在有效樣本中，近半數企業采購IP核的支出占項目總預算的比例在20%以下。值得注意的是，38.7%的企業的IP核采購支出占預算的比例在20%-40%。與2011年的調查數據相比，總體情況是相當接近的。變化比較大的是未使用IP核、采購比例超過40%的情況。未使用第三方IP核的比例占到近10%，主要是設計模擬類產品的公司，大量投入購買IP核的比例由18.4%降至3.2%。

圖5 國IC設計企業的IP核支出占項目預算的比例 數據來源：CSIP，2012.11

?

近四年來，盡管我國的集成電路產業取得了蓬勃的發展，但是由于IP核技術需要一定時間和能力的積累，我國無論是IC設計企業還是生產制造企業還是EDA廠家，都沒能實現IP核技術的快速增長積累和發展。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一 集成电路与IP核技术的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。