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十八大以來，政府高度重視發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，推動數(shù)字經(jīng)濟逐漸上升為國家戰(zhàn)略。中國信通院發(fā)布的《數(shù)字經(jīng)濟白皮書（2020）》提出了數(shù)字經(jīng)濟的“四化”框架，即數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字化治理、數(shù)據(jù)價值化。新冠疫情暴發(fā)后，中國數(shù)字化發(fā)展被認為“原本三年才能走完的進程在一年內(nèi)完成了”。數(shù)據(jù)價值化加速推進，數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟融合，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化應(yīng)用潛能迸發(fā)，集成電路產(chǎn)業(yè)全面開花。

本世紀以來應(yīng)用科學(xué)技術(shù)呈爆發(fā)式發(fā)展，人類社會在短短十幾年時間完成了諸多新產(chǎn)品、新服務(wù)、新業(yè)態(tài)、新生產(chǎn)組織模式與新商業(yè)模式的創(chuàng)造。在這一進程中，數(shù)字技術(shù)全面滲透于社會經(jīng)濟生活的方方面面，對人類文明進步產(chǎn)生的影響深遠。數(shù)字經(jīng)濟不僅成為了全球經(jīng)濟的主導(dǎo)力量，更是疫情期間引導(dǎo)經(jīng)濟復(fù)蘇的新引擎。

國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)

集成電路芯片是數(shù)字經(jīng)濟的核心基石和關(guān)鍵要素，而集成電路芯片的基石是IP。如下圖所示，從市場價值來看，IP的全球市場規(guī)模約為60億美元，撬動著6000億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展，而對于數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展推動作用更是呈萬倍增長的支撐性產(chǎn)業(yè)。

圖1

圖2

如圖2所示，展示了2016年到2021年芯片設(shè)計企業(yè)的數(shù)量和歷年芯片設(shè)計企業(yè)銷售額。2021年，統(tǒng)計得到的設(shè)計企業(yè)數(shù)量為2810家，比上一年的2218家增長了26.7%，設(shè)計企業(yè)數(shù)量在過去一年中再次增加超過26%，中國本土芯片設(shè)計公司數(shù)量連年呈快速增長趨勢。隨著上游EDA、IP、設(shè)備、材料和下游的生產(chǎn)制造封裝的協(xié)同發(fā)展，全球競爭格局逐步改善。2021年，全行業(yè)銷售預(yù)計為4586.9億元，較2020年的3819.4億元增長了20.1%。從設(shè)計、制造、封測三大板塊來看，芯片設(shè)計市場規(guī)模占比最大，超過40%。設(shè)計板塊在三大類中占比最高，我國在芯片設(shè)計方面的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。

圖3

從全球來看，如圖3（左圖）所示，2021年全球前十大芯片設(shè)計的公司營銷排名，其中有4家中國臺灣企業(yè)和6家美國企業(yè)。如果將IDM的數(shù)據(jù)合并進來，參看圖3（右圖），美國依然占據(jù)領(lǐng)先位置，韓國在IDM排名全球第二。所以從體量和競爭力來分析，國內(nèi)的芯片設(shè)計企業(yè)相較于國際巨頭仍有一定差距。當(dāng)然，國產(chǎn)芯片設(shè)計在經(jīng)歷發(fā)展變革挑戰(zhàn)的同時也獲得了機遇。

首先從計算模式來看，從通用的架構(gòu)轉(zhuǎn)到專用架構(gòu)，即CPU轉(zhuǎn)向ASIC；由同構(gòu)向異構(gòu)換，傳統(tǒng)的服務(wù)器基本上依靠CPU來實現(xiàn)算力，現(xiàn)在除了CPU還會有加速卡；從串行到并行，從傳統(tǒng)的馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)到NPU并行處理機制；從中心計算的云端慢慢下放到邊緣計算edge端。就技術(shù)實現(xiàn)手段的角度來分析，F(xiàn)inFET慢慢向GAA FET、MBC FET發(fā)展。由于制程演進慢慢趨緩，大家也在考慮從系統(tǒng)方面來擴展摩爾定律，目前業(yè)界主流發(fā)展趨勢是采用Chiplet的方式，在計算方面也由傳統(tǒng)的基于硅的計算向量子計算和光子計算發(fā)展。

如果要發(fā)展整個芯片產(chǎn)業(yè)，需要各個領(lǐng)域的不同企業(yè)參與進來。特別是核心的上游企業(yè)，比如EDA、IP、設(shè)備和材料，只有大家合力才能把整個產(chǎn)業(yè)做好、做強。作為全球最大的半導(dǎo)體消費市場，我國內(nèi)需市場潛力十足，加上政策和資本助力、技術(shù)積累，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了廣闊市場空間。

創(chuàng)新且完整的IP解決方案的重要性

可以看到，芯片設(shè)計復(fù)雜度不斷提高，設(shè)計難度大、成本高，風(fēng)險高，在引入新的工藝后，芯片的簽核流程也變得越來越復(fù)雜。同時，還伴隨著先進工藝良率的攀升，如圖4（左圖）所示，5nm產(chǎn)品的最初高成本的初期應(yīng)用到成熟期應(yīng)用的成本接近“對半砍”，同時伴隨著不斷上漲“遷移費”“人頭費”，這些對于一些設(shè)計企業(yè)來說是不堪重負的，如果引入IP，不僅可以加速產(chǎn)品上市時間，還可以降低設(shè)計成本和風(fēng)險。

圖4

圖5

如圖5所示，28nm時，單顆芯片中可集成的IP數(shù)量平均為87個，5nm時將達到218個。不難看出，IP的復(fù)用在芯片設(shè)計中已經(jīng)漸漸成為主流。SoC設(shè)計導(dǎo)入IP，可以補充中小型設(shè)計公司在專業(yè)、開發(fā)資源和經(jīng)驗等方面的短板，補充跨界造芯廠商在芯片技術(shù)、開發(fā)資源和經(jīng)驗方面的短板，經(jīng)硅驗證的IP大大降低了研發(fā)風(fēng)險，加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化周期提升靈活性，并降低設(shè)計公司運營成本，使其能夠?qū)Ｗ⒂谧陨砗诵母偁幜Φ陌l(fā)展。

以接口IP為例，像DDR，PCIe、USB等高速接口IP已普遍應(yīng)用于熱門領(lǐng)域，包括5G、人工智能、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等，目前產(chǎn)業(yè)界以IP核復(fù)用設(shè)計為主的SoC占總數(shù)已達90%以上。

圖6

縱觀整個IP市場，從2004年到2020年，全球芯片增長了4%，而在2015到2019年，IP的年復(fù)合增長率達到了16%，它遠遠超過了芯片的增長趨勢，其中（如圖6所示），亞太地區(qū)的IP增長最為顯著。雖然IP的需求如此強勁，但是我們本土廠商占整個IP的份額只有不到10%。

隨著工藝發(fā)展逐漸變緩，業(yè)界推出了Chiplet的方式來解決IP的后摩爾時代，延續(xù)芯片的密度和算力。它不僅可以解決芯片設(shè)計復(fù)雜度、不同工藝集成等衍生問題，，也增加了IP可復(fù)用性、可配性和產(chǎn)品生命周期，使IP供應(yīng)商得以拓展新的商業(yè)模式和發(fā)展空間。

國際環(huán)境復(fù)雜多變，芯片廠商需以一種開放的態(tài)度擁抱和迎接接口標準化來助力國內(nèi)的數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)數(shù)字化SoC的設(shè)計。芯耀輝作為國內(nèi)領(lǐng)先的本土IP公司，也參與了大量的標準化組織，今年4月份，在UCIe推出標準后，成為國內(nèi)首批加入UCIe聯(lián)盟的IP公司，肩負起推廣和推進Chiplet的工作。

創(chuàng)新且完整的IP解決方案是后摩爾時代芯片發(fā)展的重要支點。在延續(xù)摩爾定律的路徑上，我們需要更完整的國產(chǎn)先進工藝IP解決方案；在擴展摩爾定律的路徑上，我們需要具備與國際大廠兼容與國產(chǎn)定制配置的Chiplet接口IP方案；在超越摩爾定律路徑上，我們需要系統(tǒng)級IP與新一代協(xié)同自動設(shè)計的戰(zhàn)略布局。

芯耀輝國產(chǎn)先進工藝完整IP

解決方案賦能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化

圖7

芯耀輝憑借多著力點和差異化攻克技術(shù)瓶頸。團隊采用優(yōu)異的架構(gòu)來確保IO的性能、穩(wěn)定性及可用性；選取半速率模式設(shè)計IP，讓功耗更低；鉆研協(xié)議標準，賦能開發(fā)優(yōu)于標準協(xié)議的更低功耗狀態(tài)，在實際操作過程中，在更多的功耗間進行切換時有利于降低整個芯片和系統(tǒng)功耗；引入基于MCU的固件算法，在系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性方面，提高整體性能；推出可靠的SI/PI信號完整性和電源完整性等一些列設(shè)計服務(wù)，包括芯片以外的封裝、PCB等。

圖8

要實現(xiàn)IP的差異化，是一件既龐大又細致的工作，芯耀輝的工程師需要將可量產(chǎn)、可跨工藝、可支持多產(chǎn)品、多應(yīng)用、有完整全方位驗證、更優(yōu)的可靠性和兼容性納入考量范圍。除此之外，在開發(fā)芯片的每一個環(huán)節(jié)都要進行嚴格的檢視和審核，并在客戶采用IP后可能面臨對協(xié)議不了解，IP復(fù)雜度高等問題的情況下，提供一些基于專家支持的差異化設(shè)計服務(wù)。同時，我們強大的FAE和SE團隊，可以為客戶提供技術(shù)應(yīng)用和實現(xiàn)方面的支持。

圖9

芯耀輝作為中國領(lǐng)先的先進工藝IP企業(yè)，擁有國產(chǎn)FinFET先進工藝一站式完整解決方案，所用的國際領(lǐng)先的模擬和數(shù)?；旌螴P研發(fā)具有PPA優(yōu)、兼容性好、可靠性高、融入可量產(chǎn)創(chuàng)新技術(shù)等獨特優(yōu)勢。團隊有二十幾年的豐富設(shè)計、量產(chǎn)經(jīng)驗，對國內(nèi)的市場需求和技術(shù)痛點有著敏銳的洞察，可以為客戶提供差異化的增值和升級服務(wù)。目前，芯耀輝最新自主研發(fā)并完成了基于SMIC 14/12nm工藝的DDR5/4、LPDDR5X/5/4X/4、MP 20G的首批交付。同時，芯耀輝推出了完整的車規(guī)級接口IP解決方案，以賦能國產(chǎn)自主車規(guī)級SoC芯片發(fā)展，推動中國汽車電子產(chǎn)業(yè)的自助可控。芯耀輝完整的IP解決方案賦能數(shù)據(jù)中心、高性能計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、消費電子等多個應(yīng)用領(lǐng)域，助力SoC國產(chǎn)化浪潮和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，正昂步向前，領(lǐng)先中國IP企業(yè)?！　?/p>