什么是IP核？有人說，如果說***是工業(yè)皇冠上的明珠，那么IP核就是這顆明珠的魂。芯片只是我們看到的表象，一塊芯片的誕生，用千錘百煉來說一點(diǎn)都不為過。首先來看一下，芯片從無到有需要經(jīng)歷哪幾個(gè)階段。

芯片設(shè)計(jì)和制造流程簡單來說可以分四個(gè)階段：功能/性能定義(需求分析)、IC設(shè)計(jì)(集成電路設(shè)計(jì))、IC制造(***部分)、封裝測(cè)試。芯片功能/性能的定義是指在做設(shè)計(jì)芯片之前要先定位，這個(gè)芯片是用來干什么的，它要性能指標(biāo)要達(dá)到什么樣的要求。比如，廠家要出一個(gè)處理器芯片，最簡單的一點(diǎn)就要先確定這是一個(gè)多少位的CPU，多少核的。比如咱們買電腦的時(shí)候，經(jīng)常看到電腦搭載的是英特爾64位四核處理器。那么這個(gè)芯片在出廠之前，英特爾就定好了，它是64位的，里面有四個(gè)核心。

64位是采用64位處理技術(shù)的CPU，簡單理解就是處理器一次運(yùn)行64位數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)字越大說明單次可以運(yùn)行的數(shù)據(jù)越多，處理速度越快。四核處理器就是基于單個(gè)半導(dǎo)體的一個(gè)處理器上擁有四個(gè)處理器核心。并且四個(gè)核心的處理能力和功能是一樣，可以同時(shí)運(yùn)行，所以業(yè)界將這樣的處理器稱為真四核。然后還需要定義該芯片的其他的一些屬性，比如I/O驅(qū)動(dòng)能力、功耗、工作溫度等等。

IC設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)就真正要用到EDA軟件和IP核了。如果這里翻車，也就沒***什么事了，這步驟包含的內(nèi)容非常之多，比如系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、行為級(jí)描述/優(yōu)化、邏輯綜合/優(yōu)化、仿真、測(cè)試、制版數(shù)據(jù)生成等等。EDA和***不少業(yè)界朋友都有所科普，而關(guān)于IP核這塊的內(nèi)容比較少，所以這里咱們的主角IP核就登場了。

為什么IP核越來越重要？這里的IP跟咱們常熟知的IP地址中的IP不一樣。它的全稱是Intellectual property，也就是知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這些IP核心就是別人做好的模塊，可以在設(shè)計(jì)中直接使用。如果說設(shè)計(jì)和制造芯片就像蓋房子一樣，那么IP核就是磚、門框和窗戶等。

IP核對(duì)于整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)都非常重要，尤其是在近年來產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展及全球?qū)χR(shí)產(chǎn)權(quán)越來越重視的情況下。它于上世紀(jì)70年代誕生，隨著芯片設(shè)計(jì)的不斷演進(jìn)，IP核也發(fā)生不斷的變化。最早，各半導(dǎo)體公司有一個(gè)內(nèi)部的IP核部門，專門來開發(fā)維護(hù)特定功能的IP核，如接口IP、存儲(chǔ)IP、安全I(xiàn)P等等。但伴隨SoC設(shè)計(jì)復(fù)雜度上升與上市時(shí)間要求縮短，第三方IP供應(yīng)商開始出現(xiàn)。由于economic of scale，它們?cè)诔杀尽⑿阅苌暇哂袃?yōu)勢(shì)明顯，因此很多半導(dǎo)體公司開始采用外部第三方IP核，并消減內(nèi)部在IP核上的研發(fā)投入，IP核產(chǎn)業(yè)從而不斷壯大。

過去10年來，IP核市場的年復(fù)合增長率超過10%。其增長主要伴隨著市場上新應(yīng)用、新產(chǎn)品產(chǎn)生的新需求——無人駕駛、AI芯片、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)了IP核迅速且更加個(gè)性化的(針對(duì)應(yīng)用)發(fā)展。IP核的復(fù)用(reuse)是提高片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期的關(guān)鍵。從整個(gè)市場來看，在沒有全新IP核的情況下，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展速度都將受到阻礙。

IP核的來源有哪些？芯片設(shè)計(jì)公司的自身積累。傳統(tǒng)IDM公司或Fabless公司在多年的芯片設(shè)計(jì)中往往有自身的技術(shù)專長，設(shè)計(jì)成果的可重用部分形成了IP(這些IP往往是硬核)。Foundry廠的積累。Foundry廠商為了吸引更多的芯片設(shè)計(jì)公司投片，往往設(shè)立后端設(shè)計(jì)隊(duì)伍或者與IP核供應(yīng)商合作，從而配合后端設(shè)計(jì)能力較弱的芯片設(shè)計(jì)公司進(jìn)行布局布線工作。IP核主要集中于Memory、EEPROM和Flash Memory等領(lǐng)域。

專業(yè)IP公司。不僅提供已經(jīng)成熟的IP，同時(shí)針對(duì)當(dāng)前的技術(shù)熱點(diǎn)、難點(diǎn)開發(fā)芯片設(shè)計(jì)市場急需的IP核。目前國內(nèi)成熟的專業(yè)IP公司僅芯動(dòng)科技、芯原股份，二者均在各自領(lǐng)域擁有全球領(lǐng)先的核心競爭力，是全球各主流代工廠的IP工藝庫重要合作伙伴。芯動(dòng)科技更是迄今為止國內(nèi)唯一具備兩家代工廠(臺(tái)積電、三星)5nm工藝庫和設(shè)計(jì)流片能力的技術(shù)提供商。EDA(Electronic Design Automation)廠商。這些IP核基本是以軟核形式出現(xiàn)。

設(shè)計(jì)服務(wù)公司。芯片設(shè)計(jì)服務(wù)公司是目前能立即向國內(nèi)IC設(shè)計(jì)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(yè)供應(yīng)商的戰(zhàn)略合作關(guān)系，向國內(nèi)用戶提供各類 IP。由于單純的IP核授權(quán)難以和兩大國際巨頭競爭，國內(nèi)兩大IP企業(yè)均提供一站式設(shè)計(jì)服務(wù)，提供除IP外的全套定制解決方案，但區(qū)別于一般的芯片設(shè)計(jì)。

目前，半導(dǎo)體IP 的市場參與者可大致分為兩類：一類是與EDA 工具捆綁型的半導(dǎo)體IP供應(yīng)商，如楷登電子(Cadence)、新思科技(Synopsys)等；一類是提供專業(yè)領(lǐng)域IP的半導(dǎo)體IP供應(yīng)商，如ARM、芯原股份、芯動(dòng)科技、CEVA、Imagination等。這段時(shí)間軟銀集團(tuán)欲出售的Arm公司就是IP環(huán)節(jié)的頭號(hào)玩家，據(jù)悉全球90%的智能手機(jī)的處理器都是用Arm的IP授權(quán)，蘋果、高通、華為海思、三星都是其客戶。

為什么需要IP核授權(quán)？芯片設(shè)計(jì)公司自己去做IP核行不行？可以，但是面臨以下幾方面的問題。1、專利保護(hù)，能否繞開現(xiàn)有IP授權(quán)公司專利。2、巨大投入，人力、物力、時(shí)間。3、夠不夠打，做出來了，能不能與競爭對(duì)手對(duì)抗。4、容錯(cuò)率低，一旦設(shè)計(jì)不當(dāng)，滿盤皆輸。大家都知道，華為海思采購的是IP就是Arm公司授權(quán)的v8架構(gòu)，華為在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，試想如果華為海思自行設(shè)計(jì)IP的話，其智能產(chǎn)品能夠在這么短的時(shí)間內(nèi)上市嗎？顯而易見，短期內(nèi)是實(shí)現(xiàn)不了的，如果沒有Arm授權(quán)，咱們也不會(huì)在這么短的時(shí)間內(nèi)看到如此優(yōu)秀的華為海思麒麟處理器。

在5G時(shí)代，新應(yīng)用、新產(chǎn)品將會(huì)層出不窮，需求多且更加個(gè)性化，要求芯片廠商以更快的速度推動(dòng)新產(chǎn)品上市。比如現(xiàn)今的芯片廠商都在開發(fā)5G SoC(系統(tǒng)芯片)，以便快速適應(yīng)5G技術(shù)，并將產(chǎn)品及時(shí)投放到市場。因此廠商需要考慮采用新工藝的芯片成本、功耗、溫度、算力多少？能否快速上市等問題，而IP核的強(qiáng)大之處就在于這些它都幫你驗(yàn)證好了。下面是一張系統(tǒng)SOC結(jié)構(gòu)的示意圖，它是一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能的超大規(guī)模集成電路，大家可以看到里面包含有大量的IP核，功能越復(fù)雜，對(duì)IP核的依賴就越多。

看到這里，想必大家都知道為什么Arm可以席卷全球了吧。由于Arm的IP核授權(quán)，讓很多芯片設(shè)計(jì)公司省去了很多事，該驗(yàn)證的環(huán)節(jié)、該考慮的因素，Arm全幫你解決了；公司的產(chǎn)品可以快速上市，占領(lǐng)市場先機(jī)。另外，Arm是一家純粹的IP授權(quán)公司，大家對(duì)其很放心。Arm成功很大一部分也得益于其商業(yè)模式，就是以IP授權(quán)為核心的無晶圓半導(dǎo)體公司，即只做IP授權(quán),其他一概不涉及。

不過如今的情況或?qū)⒂兴兓?，因?yàn)锳rm的大股東軟銀公司準(zhǔn)備將它賣了。如果是賣給一家與芯片公司無關(guān)的企業(yè)，大家還是很放心；如果是賣給了一家芯片公司，那相當(dāng)于站隊(duì)了，其他芯片公司就會(huì)有擔(dān)心Arm不授權(quán)的話(英特爾的X86就不授權(quán)，所以市面上的PC機(jī)CPU基本上一家獨(dú)大)，芯片就沒辦法做了。然后芯片廠商就會(huì)自己想辦法來做IP這塊，這樣一來，Arm不僅業(yè)務(wù)量受到影響，還多了競爭對(duì)手。所以Arm聯(lián)合創(chuàng)始人發(fā)言稱，若Arm被芯片廠商英偉達(dá)收購，則對(duì)Arm來說是個(gè)災(zāi)難。

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