凯发k8娱乐官网版下载|木下亚由美|一、半导体 IP提升芯片设计效率神器
来源:凯发官网入口首页 发布时间:2024-08-25

是指芯片设计中预先设计✿◈ღღ✿、验证好的功能模块✿◈ღღ✿,处于半导体产业链最上游✿◈ღღ✿,为芯片设计厂商提供设计模块✿◈ღღ✿。由于性能高✿◈ღღ✿、功耗优✿◈ღღ✿、成本适中✿◈ღღ✿、技术密集度高✿◈ღღ✿、知识产权集中✿◈ღღ✿、商业价值昂贵✿◈ღღ✿,是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现✿◈ღღ✿。
本期的智能内参凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿,我们推荐招商证券的报告《构筑芯片大厦的“砖瓦”✿◈ღღ✿,受益于国产替代与设计业崛起》✿◈ღღ✿,系统梳理 IP 行业产品分类✿◈ღღ✿、竞争格局以及海内外公司的发展和产品对比✿◈ღღ✿。
半导体IP是指集成电路设计中预先设计✿◈ღღ✿、经过重复验证的✿◈ღღ✿、可重复使用的功能模块✿◈ღღ✿。半导体IP服务于芯片设计✿◈ღღ✿,因部分通用功能模块在芯片中被反复使用✿◈ღღ✿,半导体IP即为此类预先设计好的功能模块✿◈ღღ✿,从而在芯片设计中结合使用EDA软件与半导体IP来缩短芯片设计周期✿◈ღღ✿、降低开发成本✿◈ღღ✿。IP由于性能高✿◈ღღ✿、功耗优✿◈ღღ✿、成本适中✿◈ღღ✿、技术密集度高✿◈ღღ✿、知识产权集中✿◈ღღ✿、商业价值昂贵✿◈ღღ✿,是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现✿◈ღღ✿。
半导体IP核可应用于芯片中多个功能部件✿◈ღღ✿。IP核可应用于芯片中多个组件✿◈ღღ✿,当前的IP供应商可提供芯片中绝大部分部件的IP✿◈ღღ✿,如处理器✿◈ღღ✿、外围接口✿◈ღღ✿、模拟部件✿◈ღღ✿、RAM / ROM✿◈ღღ✿、安全模块等✿◈ღღ✿,不同组件对应于不同的IP需求✿◈ღღ✿。通过将不同组件的IP组合起来构成一块完整的芯片设计版图✿◈ღღ✿。
硬核✿◈ღღ✿:硬核是较为成熟的板块IP✿◈ღღ✿,硬核主要以偏后期的版图形式存在✿◈ღღ✿,硬核提供设计的最终阶段产品即掩膜✿◈ღღ✿,掩膜是指经过完全布局布线✿◈ღღ✿,经过前端和后端验证的设计版图✿◈ღღ✿,可预见性好✿◈ღღ✿,同时可以针对特定工艺或下游客户进行功耗和尺寸上的优化✿◈ღღ✿,灵活性和可移植性差✿◈ღღ✿。但也因为硬核不需要提供RTL文件✿◈ღღ✿,从而更容易实现知识产权保护✿◈ღღ✿。
固核✿◈ღღ✿:对于一些对时序要求严格的内核✿◈ღღ✿,可预布线特定信号或分配特定的布线资源✿◈ღღ✿,以满足时序要求✿◈ღღ✿,这一类内核可归类为固核✿◈ღღ✿。固核是软核和硬核的折衷✿◈ღღ✿,采用门级网表的IP提交形式✿◈ღღ✿,与芯片实现工艺仍具有一定的相关性✿◈ღღ✿,从而灵活性与可靠性上均为软核与硬核的折衷✿◈ღღ✿,由于内核的建立✿◈ღღ✿、保持时间和握手信号都可能是固定的✿◈ღღ✿,因此其他电路设计时都必须考虑与该内核进行正确地接口✿◈ღღ✿。如果内核具有固定布局或部分固定的布局✿◈ღღ✿,那么这还将影响其他电路的布局✿◈ღღ✿。
软核✿◈ღღ✿:软核是最原始的IP✿◈ღღ✿,主要以HDL等硬件描述语言存在✿◈ღღ✿,软核IP的设计周期相对较短✿◈ღღ✿,设计投入相对较少✿◈ღღ✿,由于不涉及物理实现✿◈ღღ✿,故软核具有一定灵活性和适应性✿◈ღღ✿,其主要缺点是在一定程度上使后续工序无法适应整体设计✿◈ღღ✿,从而需要一定程度的软核修正✿◈ღღ✿,在性能上也无法获得全面的优化✿◈ღღ✿,此外✿◈ღღ✿,因为软核需要提交RTL源代码文件✿◈ღღ✿,故较易涉及知识产权的问题✿◈ღღ✿。
按产品类型分✿◈ღღ✿,半导体IP常见分类为处理器IP✿◈ღღ✿、接口IP木下亚由美✿◈ღღ✿、物理IP与数字IP✿◈ღღ✿,往下细分又可分为处理器✿◈ღღ✿、接口✿◈ღღ✿、模拟✿◈ღღ✿、基础✿◈ღღ✿、安全IP以及SoC架构和IP加速✿◈ღღ✿。
接口IP✿◈ღღ✿。接口是SoC的基本功能之一✿◈ღღ✿,是实现SoC中嵌入式CPU访问外设或与外部设备进行通信✿◈ღღ✿、传输数据的必备功能✿◈ღღ✿。接口IP品类较多✿◈ღღ✿,主要包括SerDes✿◈ღღ✿、USB✿◈ღღ✿、DDR✿◈ღღ✿、PCIe✿◈ღღ✿、MIPI✿◈ღღ✿、SATA等✿◈ღღ✿,接口IP市场中Synopsys覆盖品类较广✿◈ღღ✿,占有较高份额✿◈ღღ✿。
模拟IP凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿。模拟IP即服务于模拟IC的IP✿◈ღღ✿,模拟芯片主要可分为电源管理类芯片与信号链芯片✿◈ღღ✿,分别需求对应的IP核产品✿◈ღღ✿,电源管理IP包括LDO✿◈ღღ✿、DC/DC✿◈ღღ✿、AC/DC IP等凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿,信号链IP包括如AD/DA IP等✿◈ღღ✿。模拟芯片相较而言更多采用定制化设计或芯片厂自主设计✿◈ღღ✿,故模拟类IP用量相对较少✿◈ღღ✿,主要有Synopsys✿◈ღღ✿、MIPS(后被Imagination收购)等厂商布局✿◈ღღ✿。
基础IP✿◈ღღ✿。基础IP包括部分存储IP✿◈ღღ✿、逻辑单元库与IO等✿◈ღღ✿。存储IP种类较多✿◈ღღ✿,基础IP类别主要包含嵌入式存储器类✿◈ღღ✿,其中又可分为RAM✿◈ღღ✿、ROM等类别✿◈ღღ✿,不同存储器产生不同的存储IP需求✿◈ღღ✿。逻辑单元库包括反相器✿◈ღღ✿、与门✿◈ღღ✿、寄存器✿◈ღღ✿、选择器✿◈ღღ✿、全加器等完成基本逻辑运算的基础单元库✿◈ღღ✿。IO单元也属于基础IP的类别✿◈ღღ✿,IO单元用于芯片信号输入✿◈ღღ✿、输出和电源供给✿◈ღღ✿。
安全IP✿◈ღღ✿。安全IP解决方案主要包括信任根✿◈ღღ✿、内容保护✿◈ღღ✿、加密✿◈ღღ✿,以及可集成到SoC的安全协议加速器✿◈ღღ✿,安全IP集成解决方案主要用于实现多种安全标准的核心内容✿◈ღღ✿,支持机密性✿◈ღღ✿、数据完整性✿◈ღღ✿、用户/系统认证✿◈ღღ✿、不可否认性以及肯定授权✿◈ღღ✿。
SoC架构IP✿◈ღღ✿。SoC架构IP用于SoC集成✿◈ღღ✿,适用于多种场景✿◈ღღ✿,包括宽带通信✿◈ღღ✿、多媒体和嵌入式数据采集✿◈ღღ✿,包括数据路径IP✿◈ღღ✿、AMBA片上总线架构以及适用于标准总线接口的微控制器等✿◈ღღ✿。
处理器IP是半导体IP中最大市场规模的子类✿◈ღღ✿。主要处理器IP可分为CPU IP✿◈ღღ✿、GPU IP✿◈ღღ✿、NPU IP✿◈ღღ✿、VPU IP✿◈ღღ✿、DSP IP以及ISP IP六类✿◈ღღ✿,其中CPU IP市场规模最大✿◈ღღ✿,同时也具有极高的技术壁垒与生态壁垒✿◈ღღ✿,当前CPU IP市场基本由ARM垄断✿◈ღღ✿,目前国内国芯科技专注于嵌入式CPU IP研发✿◈ღღ✿。其余处理器IP为专用型处理器IP✿◈ღღ✿,GPU IP市场中Imagination具有较高市场份额✿◈ღღ✿,其余海外主要玩家仍为ARM✿◈ღღ✿、Cadence与Synopsys三家✿◈ღღ✿,国内如芯原股份✿◈ღღ✿、寒武纪等公司对NPU IP✿◈ღღ✿、ISP IP✿◈ღღ✿、DSP IP等有所覆盖✿◈ღღ✿。
接口IP包括有线接口IP与无线接口IP✿◈ღღ✿,为增速最快子类✿◈ღღ✿。接口IP中主要为有线接口IP✿◈ღღ✿,有线接口IP包括USB IP✿◈ღღ✿、PCIe IP✿◈ღღ✿、DDR IP✿◈ღღ✿、SATA IP✿◈ღღ✿、D2D IP等✿◈ღღ✿,其中应用较多的为USB✿◈ღღ✿、DDR✿◈ღღ✿、PCIe✿◈ღღ✿、MIPI与以太网IP✿◈ღღ✿。无线接口IP主要包括蓝牙✿◈ღღ✿、Zigbee✿◈ღღ✿、Thread IP等✿◈ღღ✿。接口IP中主要均为有线接口IP✿◈ღღ✿,据IPnest数据✿◈ღღ✿,有线接口IP占接口IP市场的95%✿◈ღღ✿。
物理IP可分为射频IP与数模混合IP✿◈ღღ✿。其中物理接口类IP如DDR控制器IP等也可归为接口类IP✿◈ღღ✿,在IPnest的行业统计口径中并入到接口IP类别中✿◈ღღ✿。物理IP当中数模混合IP种类较多✿◈ღღ✿,包括SoC子系统✿◈ღღ✿、数据接口✿◈ღღ✿、存储✿◈ღღ✿、单元库以及模拟IP等✿◈ღღ✿,目前一些龙头公司如ARM✿◈ღღ✿、Synopsys与Cadence等均有布局芯片设计✿◈ღღ✿。
物理IP中存储IP包含多种类别✿◈ღღ✿,应用于半导体类存储✿◈ღღ✿。存储器按存储介质分为半导体存储✿◈ღღ✿、光学存储以及磁性存储✿◈ღღ✿,存储IP应用于半导体类存储✿◈ღღ✿。
半导体类存储又可分为易失性存储与非易失性存储(Non-Volatile Memory✿◈ღღ✿,NVM)✿◈ღღ✿,易失性存储类IP主要包括SRAM与TCAM等其他IP✿◈ღღ✿,NVM主要可按可编程次数分为OTP(一次性可编程)与MTP(多次可编程)✿◈ღღ✿,各类存储器又具有多种实现方式✿◈ღღ✿,而不同存储器在读写方式✿◈ღღ✿、可编程性✿◈ღღ✿、存储方式上等都具有不同特性✿◈ღღ✿,从而需要不同的半导体IP✿◈ღღ✿,适用不同场景的存储器支撑了多种存储IP的产生✿◈ღღ✿。存储IP市场中除三大龙头IP厂商外✿◈ღღ✿,SST在FLASH IP市场中技术处于行业领先地位✿◈ღღ✿。
按IPnest口径分✿◈ღღ✿,设计IP可分为处理器IP✿◈ღღ✿、接口IP✿◈ღღ✿、其他物理IP和其他数字IP✿◈ღღ✿。其中处理器IP主要包括CPU✿◈ღღ✿、GPU✿◈ღღ✿、DSP✿◈ღღ✿、ISP等✿◈ღღ✿,接口IP属于物理IP中的一类✿◈ღღ✿,又可细分为有线接口IP与无线接口IP✿◈ღღ✿。除接口IP外的物理IP主要包括SRAM存储器编译器✿◈ღღ✿、OTP/MTP及FLASH等其他存储器编译器✿◈ღღ✿、物理库和通用模拟与混合信号IP✿◈ღღ✿,而其他数字IP则主要为基础设施IP和其他IP✿◈ღღ✿。
根据IPnest发布的2020年各种IP市场份额数据✿◈ღღ✿,CPU的IP市占率高达35.4%✿◈ღღ✿,处于主导地位凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿,但相比2017年下降了6.8%✿◈ღღ✿;DSP和GPU的市占率分别为5.2%和10.5%✿◈ღღ✿,合计相比2017年提升6.4%✿◈ღღ✿;接口市占率为23.2%✿◈ღღ✿,相比2017年提升2.7%✿◈ღღ✿,根据IPnest最新2021年数据✿◈ღღ✿,接口IP进一步提升✿◈ღღ✿。
从市场总体来看✿◈ღღ✿,IP市场规模稳步提升✿◈ღღ✿,市场增速上行✿◈ღღ✿。半导体IP市场受行业整体周期性影响较弱✿◈ღღ✿,市场规模2015年来保持逐年上升趋势✿◈ღღ✿,且2018年后增速逐步提高✿◈ღღ✿,IPnest数据✿◈ღღ✿,2021年全球半导体IP核市场规模为54.5亿美元✿◈ღღ✿,同比增速从2018年的6.0%上升至2021年的19.4%✿◈ღღ✿。
预计未来几年市场规模将持续稳步扩张✿◈ღღ✿,IBS数据✿◈ღღ✿,全球半导体IP核市场规模有望在2027年达到101亿美元✿◈ღღ✿,IBS口径下2018~2027年CAGR达9%✿◈ღღ✿,其中处理器IP市场增长较快✿◈ღღ✿,增速达10%✿◈ღღ✿。
处理器IP为半导体IP市场中份额最大的品类✿◈ღღ✿,2020年IPnest数据✿◈ღღ✿,处理器IP市场占市场总额的51%✿◈ღღ✿,市场主要集中于价值量高且用量大的CPU✿◈ღღ✿、GPU✿◈ღღ✿。处理器IP市场规模波动增长✿◈ღღ✿,2021年全球处理器IP市场为27.4亿美元✿◈ღღ✿,同比增长16.6%✿◈ღღ✿。
接口IP✿◈ღღ✿:未来增速最快品类✿◈ღღ✿,接口IP市场最大的五类接口IP为USB✿◈ღღ✿、PCIe✿◈ღღ✿、DDR✿◈ღღ✿、以太网与D2D✿◈ღღ✿、MIPI✿◈ღღ✿,五类接口IP市场均有较快增长木下亚由美✿◈ღღ✿,2021年接口IP市场合计13.77亿美元✿◈ღღ✿,同比增长22.83%✿◈ღღ✿。IPnest预计接口IP市场到2025年将达到25亿美元✿◈ღღ✿,2020-2025年CAGR为19%✿◈ღღ✿。
其他物理IP与其他数字IP✿◈ღღ✿:接口IP中包含部分如DDR等物理IP与数字IP✿◈ღღ✿,其他物理IP部门主要包括数模混合IP✿◈ღღ✿、存储编译器IP✿◈ღღ✿、射频IP✿◈ღღ✿、OTP/MTP/Flash等IP种类✿◈ღღ✿,IPnest数据✿◈ღღ✿,2021年其他物理IP市场规模8.93亿美元✿◈ღღ✿,同比增长24.17%✿◈ღღ✿。其他数字IP包括基础IP等非接口类数字IP✿◈ღღ✿,2021年市场规模为4.38亿美元✿◈ღღ✿,同比增长17.70%✿◈ღღ✿。
全球半导体 IP 行业高度集中✿◈ღღ✿,CR3 达到 66.2%k8凯发·(中国区)天生赢家一触即发✿◈ღღ✿。✿◈ღღ✿。IP 行业市占率第一为 ARM✿◈ღღ✿,ARM 在处理器 IP 方面具有绝对优势✿◈ღღ✿,并且在版税收入上也保持大幅领先地位天生赢家 一触即发✿◈ღღ✿!✿◈ღღ✿,2021 年市占率 40.4%✿◈ღღ✿,第二第三分别为 Synopsys 和 Cadence✿◈ღღ✿,行业整体高度集中于前三位玩家✿◈ღღ✿,CR3 达到 66.2%✿◈ღღ✿,CR10 为 79.3%✿◈ღღ✿。国内厂商芯原股份 2020 年占据 2%的份额✿◈ღღ✿,排名第七✿◈ღღ✿。2021 年大部分 IP 厂商营收均保持较高增速✿◈ღღ✿,行业整体增长 19.7%至 54.5 亿美元✿◈ღღ✿。
IP行业于90年代开始快速发展✿◈ღღ✿,行业并购不断凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿,ARM以内生研发为重✿◈ღღ✿,Synopsys大量并购打造最全产品线凯发官网入口首页✿◈ღღ✿,✿◈ღღ✿。行业发展历程当前主要可分为两阶段✿◈ღღ✿:行业酝酿期与行业爆发期✿◈ღღ✿。
行业酝酿期(1980~1990)✿◈ღღ✿。IP行业主要的三家龙头为ARM✿◈ღღ✿、Synopsys以及Cadence✿◈ღღ✿,Synopsys与Cadence均成立于80s✿◈ღღ✿,在行业发展早期占据领先地位的Mentor Graphics也同样成立于80s✿◈ღღ✿,该公司后被西门子收购✿◈ღღ✿。ARM前身Acorn成立于1978年✿◈ღღ✿,并于1985便推出了第一颗ARM CPU✿◈ღღ✿,到1990s IP行业整体仍以技术积累与酝酿为主✿◈ღღ✿,相关收购案例与代表产品推出较少✿◈ღღ✿。
行业爆发期(1990~至今)✿◈ღღ✿。行业爆发期主要为1990s至今✿◈ღღ✿,1990年开始Synopsys逐步开始进行IP行业的大规模收购✿◈ღღ✿,并通过大量收购的方式获取了宽广的产品线✿◈ღღ✿,当前在以接口IP为代表的多个IP子类市场均占据行业领先地位✿◈ღღ✿。ARM以内生研发为重✿◈ღღ✿,ARM 30余年发展过程中收购频率较低✿◈ღღ✿,通过其在处理器IP领域的绝对优势占据最大市场份额✿◈ღღ✿。Cadence到2010年收购Denali Software才开始进入到IP领域当中✿◈ღღ✿,并同样通过并购的方式快速突破✿◈ღღ✿,但其起步较晚产品线相对较少市占率较低✿◈ღღ✿。
行业主要玩家频繁更迭✿◈ღღ✿,格局逐步趋稳✿◈ღღ✿,少数供应商占据零散利基市场✿◈ღღ✿。行业较早期主要玩家为ARM✿◈ღღ✿、Synopsys✿◈ღღ✿、Rambus✿◈ღღ✿、TTPCom以及Ceva等✿◈ღღ✿,Gartner数据✿◈ღღ✿,2002年行业CR3与CR5分别为38%与49.7%✿◈ღღ✿,市场竞争格局仍相对分散✿◈ღღ✿。经过20年的收购与淘汰后✿◈ღღ✿,当前行业玩家已高度集中于龙头✿◈ღღ✿,CR3与CR5分别上升至66.2%与71.1%✿◈ღღ✿,三家龙头已占据大部分份额✿◈ღღ✿,其余玩家如Imagination✿◈ღღ✿、SST✿◈ღღ✿、Ceva以及eMemory等通过在GPU✿◈ღღ✿、存储IP等专一市场的领先优势获取一定份额✿◈ღღ✿,国内厂商如寒武纪✿◈ღღ✿、芯动科技等也在专一市场具有一定领先优势✿◈ღღ✿。
国内IP厂商快速发展与AI✿◈ღღ✿、汽车智能化✿◈ღღ✿、Chiplet等新技术趋势为IP行业带来一定新变量✿◈ღღ✿。国内IP厂商如芯原股份等快速发展✿◈ღღ✿,2020年市占率提升至第七位✿◈ღღ✿,2021年继续维持较为领先的水平✿◈ღღ✿,全球市占率为1.8%✿◈ღღ✿。
IP行业当前受益于AI应用泛化以及汽车智能化等来自下游领域的推动✿◈ღღ✿,而中国为新技术领域中的全球大市场✿◈ღღ✿,国内IP厂商将有望在构建新兴市场国产供应链中充分受益✿◈ღღ✿。同时Chiplet等IP领域的新技术趋势也将为半导体IP行业竞争格局带来一定的新变量✿◈ღღ✿。
IP龙头厂商产品覆盖较广✿◈ღღ✿,其余厂商多专注于少数品类✿◈ღღ✿。主要的三家龙头IP供应商经过多年发展后积累了覆盖较为广泛的产品组合✿◈ღღ✿,ARM✿◈ღღ✿、Synopsys与Cadence产品基本涵盖大部分品类的IP✿◈ღღ✿,而其他厂商如SST凯发k8娱乐官网app下载✿◈ღღ✿、Imagination与CEVA等均较专注于某一品类的IP✿◈ღღ✿,如SST主要在存储IP上具有领先地位✿◈ღღ✿,Imagination为GPU IP龙头✿◈ღღ✿,而CEVA为DSP IP龙头✿◈ღღ✿。国内企业中✿◈ღღ✿,芯原股份也正逐渐拓宽产品宽度✿◈ღღ✿,向平台型IP厂商发展✿◈ღღ✿,而其他厂商如寒武纪✿◈ღღ✿、国芯科技✿◈ღღ✿、锐成芯微等产品分布上仍相对集中✿◈ღღ✿。
半导体IP是集成电路进步发展的产物✿◈ღღ✿,与EDA共同构成芯片设计的强大支柱✿◈ღღ✿。半导体IP是指已验证的✿◈ღღ✿、可重复利用的✿◈ღღ✿、具有某种特定功能的集成电路模块✿◈ღღ✿,通常由第三方开发✿◈ღღ✿。在产业发展早期✿◈ღღ✿,由于芯片的种类有限✿◈ღღ✿,当时的半导体芯片设计难度较低✿◈ღღ✿,大部分芯片设计公司自身可以独立完成芯片的设计全流程✿◈ღღ✿,所以当时几乎没有独立的IP厂商✿◈ღღ✿。
随着集成电路的发展✿◈ღღ✿,大规模集成电路(VLSI)逐渐占据行业主流✿◈ღღ✿,半导体行业遵循摩尔定律的发展✿◈ღღ✿,单个芯片上集成的晶体管数量已达上亿个木下亚由美✿◈ღღ✿,半导体芯片的流程分工愈发明细✿◈ღღ✿,全球IDM厂商数量极少✿◈ღღ✿,芯片行业发展更趋向于分工协作✿◈ღღ✿。在芯片设计环节✿◈ღღ✿,超大规模集成电路所涉及的流程愈发复杂✿◈ღღ✿,研发费用逐步升高✿◈ღღ✿,同时伴随着芯片种类的愈加丰富✿◈ღღ✿,以及先进制程的不断涌现✿◈ღღ✿,半导体IP为简化IC设计流程提供了极大便利✿◈ღღ✿,半导体IP以及应运而生的IP企业是半导体产业发展的必然产物✿◈ღღ✿,配合先进的EDA工具✿◈ღღ✿,芯片设计借助各种IP达到了极大的便捷✿◈ღღ✿。
ARM✿◈ღღ✿:处理器IP的核心玩家✿◈ღღ✿,全球最大的IP公司✿◈ღღ✿。产品集中于处理器木下亚由美✿◈ღღ✿,IP存量丰富✿◈ღღ✿。ARM在IP领域具有多年研发积累✿◈ღღ✿,IP产品池极为丰富✿◈ღღ✿,处理器IP✿◈ღღ✿、物理IP以及系统IP共计3000余种✿◈ღღ✿,其处理器主打产品Cortex-A✿◈ღღ✿、Cortex-R以及Cortex-M系列产品也已有多代迭代产品✿◈ღღ✿,丰富的IP储蓄将持续贡献收入✿◈ღღ✿。
由于ARM对授权的芯片持续收取版税✿◈ღღ✿,故收入来源当中较多部分均来源于IP存量产品✿◈ღღ✿,IP产品生命周期较长✿◈ღღ✿,在ARM版税收入构成当中✿◈ღღ✿,1994-2010期间的授权贡献收入超过15%✿◈ღღ✿。同时ARM授权梳理保持增长凯发k8娱乐官网版下载✿◈ღღ✿,2020年新产生处理器授权141份✿◈ღღ✿,持续增长的授权数将为业绩提升提供支撑✿◈ღღ✿。
下游市场稳定增长k8凯发(中国)官方网站天生赢家·一触即发✿◈ღღ✿。✿◈ღღ✿,ARM凭借领先市占率有望充分受益✿◈ღღ✿。ARM IP核下游市场中市场规模最大以及市占率最高的移动市场相对饱和✿◈ღღ✿,增长相对较稳定✿◈ღღ✿,ARM预计2029年移动应用处理器IP市场规模将达到430亿美元✿◈ღღ✿,预计总体市场可达2320亿美元✿◈ღღ✿,十年CAGR为5.3%✿◈ღღ✿。ARM作为IP市场市占率龙头✿◈ღღ✿,有望充分受益行业增长✿◈ღღ✿。
2020年基于ARM的芯片出货量明显提升✿◈ღღ✿,突破250亿颗✿◈ღღ✿,持续增长的芯片出货量将为版税收入提供支撑✿◈ღღ✿,ARM排除一些已未盈利的IP授权后✿◈ღღ✿,2020财年累计的授权份数达到1931份✿◈ღღ✿。
21年芯片行业景气度上行✿◈ღღ✿,IP各下游应用市场普遍具有较高增速木下亚由美✿◈ღღ✿,抬升ARM收入增长✿◈ღღ✿,ARM预计21年收入可达25亿美元K8凯发VIP入口✿◈ღღ✿,✿◈ღღ✿,同比增速26.3%✿◈ღღ✿。同时ARM商业模式以及产品成本构成较为固定✿◈ღღ✿,毛利率基本长期保持稳定✿◈ღღ✿,据已披露时段数据✿◈ღღ✿,毛利率稳定在93%左右✿◈ღღ✿。
Synopsys✿◈ღღ✿:强大EDA工具粘性带来IP快速成长✿◈ღღ✿。Synopsys成立于1986年✿◈ღღ✿,在其三大业务领域EDA✿◈ღღ✿、IP以及软件完整性产品均处于行业领先地位✿◈ღღ✿。Synopsys再EDA领域有35年的研发与经验积累✿◈ღღ✿,当前在EDA市场中市占率第一✿◈ღღ✿,在IP与软件完整性产品领域同样具有多年积累✿◈ღღ✿,半导体IP市占率第2✿◈ღღ✿。
Synopsys EDA业务主要提供数字与IC定制设计软件✿◈ღღ✿、FPGA设计✿◈ღღ✿、验证与制造EDA软件✿◈ღღ✿。IP与系统集成业务提供涵盖广泛的IP产品以及系统集成解决方案✿◈ღღ✿,软件完整性板块提供软件质量与安全相关软件✿◈ღღ✿。Synopsys作为半导体产业链上游制造商✿◈ღღ✿,产品广泛应用于消费✿◈ღღ✿、汽车✿◈ღღ✿、工业等多个领域✿◈ღღ✿。
Synopsys IP产品主要可分为接口IP✿◈ღღ✿、模拟IP✿◈ღღ✿、基础IP✿◈ღღ✿、安全IP✿◈ღღ✿、处理器IP以及子系统IP✿◈ღღ✿,接口IP种类丰富✿◈ღღ✿,Synopsys在接口✿◈ღღ✿、模拟木下亚由美✿◈ღღ✿、嵌入式存储器和物理IP领域市占率排名第一✿◈ღღ✿。
Cadence✿◈ღღ✿:IP业务起步相对较晚✿◈ღღ✿,产品线覆盖处理器和接口IP✿◈ღღ✿。 以EDA与IP为核✿◈ღღ✿,建立三层业务模型✿◈ღღ✿。Cadence业务模型中第一层为EDA软件与IP✿◈ღღ✿,提供数字设计与签核✿◈ღღ✿、定制IC✿◈ღღ✿、验证✿◈ღღ✿、IP以及IC封装设计与分析工具及服务✿◈ღღ✿;第二层为系统创新板块✿◈ღღ✿,包括用于封装IC和PCB的封装系统设计的工具和服务✿◈ღღ✿;第三层为万物智能板块✿◈ღღ✿,提供解决方案和服务来开发人工智能增强型系统✿◈ღღ✿,并将机器学习和深度学习功能添加到Cadence技术组合中✿◈ღღ✿,以使IP和工具更加自动化✿◈ღღ✿,更快地产生优化结果✿◈ღღ✿。
Ceva✿◈ღღ✿:专注于信号处理IP的供应商✿◈ღღ✿,受益于AI和数字智能化趋势✿◈ღღ✿。CEVA专注信号处理IP✿◈ღღ✿,产品组合主要包括DSP IP✿◈ღღ✿、AI IP✿◈ღღ✿、无线平台✿◈ღღ✿、传感融合等IP✿◈ღღ✿。CEVA成立于2002年✿◈ღღ✿,在DSP IP市场占据龙头地位✿◈ღღ✿,产品应用领域包括手机等消费电子✿◈ღღ✿、汽车✿◈ღღ✿、工业与物联网等✿◈ღღ✿,主要在手机领域DSP IP有较高份额✿◈ღღ✿。
当前CEVA授权合约已超过400余份✿◈ღღ✿,合作客户包括世界领先的半导体与消费电子厂商✿◈ღღ✿,如英特尔✿◈ღღ✿、联发科✿◈ღღ✿、诺基亚✿◈ღღ✿、博通✿◈ღღ✿、三星✿◈ღღ✿、意法✿◈ღღ✿、东芝等✿◈ღღ✿。广泛的合作客户圈为CEVA持续提供产品版税收入的同时也建立了CEVA IP的生态圈✿◈ღღ✿。
2021年全年CEVA IP新授权数量为73份✿◈ღღ✿,全年授权设备实现出货量16亿台✿◈ღღ✿,均呈逐年增长趋势✿◈ღღ✿,授权数量与其出货量的增加将为CEVA未来版税收入提供支撑✿◈ღღ✿。从授权客户领域分布情况来看✿◈ღღ✿,大部分为蓝牙与WiFi IP授权木下亚由美✿◈ღღ✿,在2021年达到41份✿◈ღღ✿,授权设备出货IP同样主要来源于手机设备中的蓝牙✿◈ღღ✿、WiFi✿◈ღღ✿,2021年分别达到8.3亿与1.8亿台✿◈ღღ✿。
SST✿◈ღღ✿:专注于存储IP✿◈ღღ✿,技术能力行业领先✿◈ღღ✿。SST专注存储IP✿◈ღღ✿,并推出独立存储器产品✿◈ღღ✿。SuperFlash为SST的核心技术✿◈ღღ✿,已用于多数晶圆厂与IDM的500nm到28nm的工艺平台上✿◈ღღ✿,同时SST的包括EEPROM✿◈ღღ✿、NOR Flash✿◈ღღ✿、EERAM与穿行SRAM在内的存储器产品也在Microchip中单独作为一条产线销售✿◈ღღ✿。memBrain技术于2017年推出✿◈ღღ✿,几家公司已采用该解决方案进行人工智能计算✿◈ღღ✿。除此之外✿◈ღღ✿,SST还提供有关Flash宏设计✿◈ღღ✿、鉴定和测试的设计服务✿◈ღღ✿。
eMemory✿◈ღღ✿:专注 Logic NVM IP✿◈ღღ✿。 力旺成立于 2000 年✿◈ღღ✿,成立至今专注于 Logic NVM IP✿◈ღღ✿。当前力旺业务板块分为OTP✿◈ღღ✿、MTP✿◈ღღ✿、PUF 与其他特殊品类 IP四大板块✿◈ღღ✿,力旺客户资源丰富✿◈ღღ✿,主要客户包括等 25 家 Foundry✿◈ღღ✿、全球 10 家主要 IDM 以及多家 Fabless 厂商✿◈ღღ✿,其中包括台积电✿◈ღღ✿、瑞萨✿◈ღღ✿、东芝✿◈ღღ✿、联电✿◈ღღ✿、格芯等实力雄厚的客户✿◈ღღ✿。力旺凭借领先技术优势已实现 4300 万搭载其 IP 的芯片出货✿◈ღღ✿,客户数量超过 1950 家✿◈ღღ✿,超过 5950 份授权✿◈ღღ✿。
从国内 IC 市场整体来看✿◈ღღ✿,国内自给率较低✿◈ღღ✿。据 IC insights 数据✿◈ღღ✿,2020 年全球与中国 IC 市场规模分别为 3957 亿美元与 1434 亿美元✿◈ღღ✿,而其中位于中国的 IC 公司生产额为 227 亿美元✿◈ღღ✿,占中国 IC 市场的 15.9%✿◈ღღ✿,预计在 2025 年提升至 19.4%✿◈ღღ✿,中国自主 IC 公司 2020 年实现销售额 83 亿美元✿◈ღღ✿,在国内所有 IC 公司生产额中占比 36.6%✿◈ღღ✿,而在国内 IC整体市场中仅占 5.8%✿◈ღღ✿,自给率较低✿◈ღღ✿,离实现国产 IC 供应链自主可控仍有较长距离木下亚由美✿◈ღღ✿。
半导体 IP 核行业具有较高的技术壁垒与生态壁垒✿◈ღღ✿,市场份额高度集中于海外龙头公司✿◈ღღ✿,国内代表企业较少✿◈ღღ✿,主要仅芯原股份✿◈ღღ✿、寒武纪等✿◈ღღ✿,且市场份额较低✿◈ღღ✿,2020 年芯原股份市占率仅为1.8%✿◈ღღ✿,自主可控的 IP 核有待突破✿◈ღღ✿,国产替代空间较大✿◈ღღ✿。
国内代工厂处于逐步开始崛起✿◈ღღ✿,涌现出如中芯国际✿◈ღღ✿、华虹集团等逐步具备国际竞争水平的企业✿◈ღღ✿,IC insights 数据✿◈ღღ✿,国内代工厂全球市场份额从 2011 年的 7.2%提升至 2021 年的 8.5%✿◈ღღ✿,并预计在 2026 年有望提升至 8.8%✿◈ღღ✿。
DITITIMES 数据✿◈ღღ✿,国内代表企业中芯国际与华虹集团进入市场份额前十的行列✿◈ღღ✿,市占率分别达到 5.7%与 3.1%✿◈ღღ✿。国内代工厂的快速发展将对上游半导体 IP 产业形成推力✿◈ღღ✿,带动国产行业生态链的构建✿◈ღღ✿。
晶圆厂直接对接芯片设计厂商✿◈ღღ✿,开放易用的芯片设计平台是代工厂的核心竞争力之一✿◈ღღ✿,为减少设计障碍✿◈ღღ✿、提高首次成功率✿◈ღღ✿,缩短设计✿◈ღღ✿、量产与上市时间✿◈ღღ✿,代工厂与 EDA /IP 等上游厂商紧密合作✿◈ღღ✿,在工艺平台上提供了全面的 IP 与设计工具支持✿◈ღღ✿。
以台积电为例✿◈ღღ✿,台积电 OIP(Open Innovation Platform)平台是一个涵盖全面的 IC 设计平台✿◈ღღ✿,包含由台积电自研或第三方的 IP 组合✿◈ღღ✿,以及合作伙伴所提供的 EDA✿◈ღღ✿、VCA 与 DCA 工具✿◈ღღ✿。IP 支持方面✿◈ღღ✿,已有多家
龙头 IP 厂商加入到台积电 IP 联盟中✿◈ღღ✿,2021 年台积电自研及其 IP 同盟所能支持的 IP 种类已超过 40000 种✿◈ღღ✿。代工厂的发展与竞争力构建将离不开与 IP 供应商的紧密合作✿◈ღღ✿,当前国内代工厂的迅速发展也将为国产 IP 供应商提供机会✿◈ღღ✿。
中芯国际作为国内代工厂龙头✿◈ღღ✿,在 IP 支持方面✿◈ღღ✿,具有 1000 余种内部自研 IP✿◈ღღ✿,合作 IP 供应商 50 余家✿◈ღღ✿,合作伙伴提供 IP 共 800 余种✿◈ღღ✿,IP 种类涵盖单元库✿◈ღღ✿、模拟/混合信号 IP✿◈ღღ✿、高速接口 IP✿◈ღღ✿、嵌入式处理器与 DSP IP✿◈ღღ✿、嵌入式存储 IP 与射频 IP 几类✿◈ღღ✿,并基于这些 IP 品类✿◈ღღ✿,提供 IP 应用开发平台包括数字家庭IP 平台✿◈ღღ✿、移动存储 IP 平台✿◈ღღ✿、数据中心 IP 平台✿◈ღღ✿、移动计算 IP 平台与物联网 IP 平台等✿◈ღღ✿,为客户设计多领域解决方案提供了充足的 IP 库支持✿◈ღღ✿。
汽车为半导体 IP 下游主要应用领域之一✿◈ღღ✿,汽车智能化趋势为汽车领域当前的主要增量✿◈ღღ✿,汽车智能化主要体现在汽车新增的自动驾驶与智能座舱功能方面✿◈ღღ✿,自动驾驶方面来看✿◈ღღ✿,IHS 数据✿◈ღღ✿,2020 年全球自动驾驶规模为 500 亿美元✿◈ღღ✿,预计在 2035 年可达到 5600 亿美元✿◈ღღ✿,CAGR 为17.5%✿◈ღღ✿。其中国内自动驾驶市场在全球范围内为最主要的市场之一✿◈ღღ✿,2020 年市场规模为 1376 亿元✿◈ღღ✿,预计未来几年仍将保持高速增长✿◈ღღ✿,在智能驾驶级别逐步提高的同时✿◈ღღ✿,智能座舱功能也日益丰富✿◈ღღ✿,多种舱内需求对芯片性能要求也逐步增加✿◈ღღ✿。国内汽车智能化趋势将为包括半导体 IP 行业在内的汽车产业链各环节带来增量✿◈ღღ✿。
AI 技术可广泛应用于多个领域✿◈ღღ✿,AI 应用逐渐拓展的同时对 AI 芯片的需求也逐步增加✿◈ღღ✿,市场规模快速扩张✿◈ღღ✿,全球与国内 AI芯片市场 2019 年分别为 110 亿美元与 122 亿元✿◈ღღ✿,预计 2024 年将可分别达到 630 亿美元与 785 亿元✿◈ღღ✿,5 年 CAGR 分别为 42%与 45%✿◈ღღ✿。AI 芯片市场的快速发展将需要新的相关 AI IP 核支撑✿◈ღღ✿,当前国内外多家 IP 核厂商已在积极布局 AI IP 核领域✿◈ღღ✿,包括 Cadence✿◈ღღ✿、CEVA✿◈ღღ✿、SST✿◈ღღ✿、芯原股份✿◈ღღ✿、寒武纪等✿◈ღღ✿。
芯片设计公司为半导体 IP 厂商的直接客户✿◈ღღ✿,中国的芯片设计公司数量快速增加✿◈ღღ✿。ICCAD 公布的数据显示✿◈ღღ✿,自 2016 年以来✿◈ღღ✿,我国芯片设计公司数量大幅提升✿◈ღღ✿,2015 年仅为 736 家✿◈ღღ✿,2019年则增长至 1,780 家✿◈ღღ✿,年均复合增长率为 24.71%✿◈ღღ✿。设计行业销售规模从 2013 年的 809 亿元增长至 2018 年的 2,519亿元✿◈ღღ✿,年均
国内芯片设计行业高速发展对 IP 行业形成推力的同时✿◈ღღ✿,不少国内半导体IP 厂商也在向下游业务延伸✿◈ღღ✿,基于自身自研 IP 或部分外购 IP✿◈ღღ✿,向客户提供芯片定制服务✿◈ღღ✿。以芯原股份为例✿◈ღღ✿,芯原股份在授权自身 IP 产品之外✿◈ღღ✿,还提供芯片定制服务✿◈ღღ✿,芯片定制服务包括芯片设计服务与芯片量产服务✿◈ღღ✿,芯片设计业务主要指根据客户要求提供芯片设计流程中✿◈ღღ✿,即从芯片定义到样片生产流程的部分或全部服务✿◈ღღ✿。
芯片量产业务主要指按客户要求提供委托晶圆厂进行晶圆制造凯发国际k8官网登录手机✿◈ღღ✿、委托封测厂进行封测✿◈ღღ✿,并提供以上过程中的生产管理服务✿◈ღღ✿。采用同时提供 IP授权与芯片定制服务的国内公司主要有芯原股份✿◈ღღ✿、国芯科技✿◈ღღ✿、锐成芯微✿◈ღღ✿、芯动科技✿◈ღღ✿、灿芯半导体等✿◈ღღ✿。
芯东西认为✿◈ღღ✿, 随着物联网✿◈ღღ✿、人工智能✿◈ღღ✿、大数据以及智能汽车等应用的兴起✿◈ღღ✿,以及国内系统级芯片设计厂商的不断崛起✿◈ღღ✿,同时 Chiplets行业发展趋势有望为 IP 行业带来新增量✿◈ღღ✿,国产半导体 IP 有望深度受益✿◈ღღ✿。