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十八大以來(lái)，政府高度重視發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)逐漸上升為國(guó)家戰(zhàn)略。中國(guó)信通院發(fā)布的《數(shù)字經(jīng)濟(jì)白皮書（2020）》提出了數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(jià)值化。新冠疫情暴發(fā)后，中國(guó)數(shù)字化發(fā)展被認(rèn)為“原本三年才能走完的進(jìn)程在一年內(nèi)完成了”。數(shù)據(jù)價(jià)值化加速推進(jìn)，數(shù)字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)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(kāi)花。

本世紀(jì)以來(lái)應(yīng)用科學(xué)技術(shù)呈爆發(fā)式發(fā)展，人類社會(huì)在短短十幾年時(shí)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(jìn)程中，數(shù)字技術(shù)全面滲透于社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的方方面面，對(duì)人類文明進(jìn)步產(chǎn)生的影響深遠(yuǎn)。數(shù)字經(jīng)濟(jì)不僅成為了全球經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)力量，更是疫情期間引導(dǎo)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的新引擎。

國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

集成電路芯片是數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(chǎng)價(jià)值來(lái)看，IP的全球市場(chǎng)規(guī)模約為60億美元，撬動(dòng)著6000億美元的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展，而對(duì)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)作用更是呈萬(wàn)倍增長(zhǎng)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(jì)企業(yè)的數(shù)量和歷年芯片設(shè)計(jì)企業(yè)銷售額。2021年，統(tǒng)計(jì)得到的設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量為2810家，比上一年的2218家增長(zhǎng)了26.7%，設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量在過(guò)去一年中再次增加超過(guò)26%，中國(guó)本土芯片設(shè)計(jì)公司數(shù)量連年呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。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(jìng)爭(zhēng)格局逐步改善。2021年，全行業(yè)銷售預(yù)計(jì)為4586.9億元，較2020年的3819.4億元增長(zhǎng)了20.1%。從設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)三大板塊來(lái)看，芯片設(shè)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模占比最大，超過(guò)40%。設(shè)計(jì)板塊在三大類中占比最高，我國(guó)在芯片設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。

圖3

從全球來(lái)看，如圖3（左圖）所示，2021年全球前十大芯片設(shè)計(jì)的公司營(yíng)銷排名，其中有4家中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)和6家美國(guó)企業(yè)。如果將IDM的數(shù)據(jù)合并進(jìn)來(lái)，參看圖3（右圖），美國(guó)依然占據(jù)領(lǐng)先位置，韓國(guó)在IDM排名全球第二。所以從體量和競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)分析，國(guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)相較于國(guó)際巨頭仍有一定差距。當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)在經(jīng)歷發(fā)展變革挑戰(zhàn)的同時(shí)也獲得了機(jī)遇。

首先從計(jì)算模式來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)算力，現(xiàn)在除了CPU還會(huì)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(jī)制；從中心計(jì)算的云端慢慢下放到邊緣計(jì)算edge端。就技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段的角度來(lái)分析，F(xiàn)inFET慢慢向GAA FET、MBC FET發(fā)展。由于制程演進(jìn)慢慢趨緩，大家也在考慮從系統(tǒng)方面來(lái)擴(kuò)展摩爾定律，目前業(yè)界主流發(fā)展趨勢(shì)是采用Chiplet的方式，在計(jì)算方面也由傳統(tǒng)的基于硅的計(jì)算向量子計(jì)算和光子計(jì)算發(fā)展。

如果要發(fā)展整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)，需要各個(gè)領(lǐng)域的不同企業(yè)參與進(jìn)來(lái)。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(gè)產(chǎn)業(yè)做好、做強(qiáng)。作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，我國(guó)內(nèi)需市場(chǎng)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(chǎng)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(jì)復(fù)雜度不斷提高，設(shè)計(jì)難度大、成本高，風(fēng)險(xiǎn)高，在引入新的工藝后，芯片的簽核流程也變得越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)，還伴隨著先進(jìn)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(duì)半砍”，同時(shí)伴隨著不斷上漲“遷移費(fèi)”“人頭費(fèi)”，這些對(duì)于一些設(shè)計(jì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是不堪重負(fù)的，如果引入IP，不僅可以加速產(chǎn)品上市時(shí)間，還可以降低設(shè)計(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

圖4

圖5

如圖5所示，28nm時(shí)，單顆芯片中可集成的IP數(shù)量平均為87個(gè)，5nm時(shí)將達(dá)到218個(gè)。不難看出，IP的復(fù)用在芯片設(shè)計(jì)中已經(jīng)漸漸成為主流。SoC設(shè)計(jì)導(dǎo)入IP，可以補(bǔ)充中小型設(shè)計(jì)公司在專業(yè)、開(kāi)發(fā)資源和經(jīng)驗(yàn)等方面的短板，補(bǔ)充跨界造芯廠商在芯片技術(shù)、開(kāi)發(fā)資源和經(jīng)驗(yàn)方面的短板，經(jīng)硅驗(yàn)證的IP大大降低了研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化周期提升靈活性，并降低設(shè)計(jì)公司運(yùn)營(yíng)成本，使其能夠?qū)Ｗ⒂谧陨砗诵母?jìng)爭(zhēng)力的發(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(jì)算等，目前產(chǎn)業(yè)界以IP核復(fù)用設(shè)計(jì)為主的SoC占總數(shù)已達(dá)90%以上。

圖6

縱觀整個(gè)IP市場(chǎng)，從2004年到2020年，全球芯片增長(zhǎng)了4%，而在2015到2019年，IP的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了16%，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了芯片的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中（如圖6所示），亞太地區(qū)的IP增長(zhǎng)最為顯著。雖然IP的需求如此強(qiáng)勁，但是我們本土廠商占整個(gè)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(lái)解決IP的后摩爾時(shí)代，延續(xù)芯片的密度和算力。它不僅可以解決芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度、不同工藝集成等衍生問(wèn)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(guó)際環(huán)境復(fù)雜多變，芯片廠商需以一種開(kāi)放的態(tài)度擁抱和迎接接口標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)助力國(guó)內(nèi)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化SoC的設(shè)計(jì)。芯耀輝作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的本土IP公司，也參與了大量的標(biāo)準(zhǔn)化組織，今年4月份，在UCIe推出標(biāo)準(zhǔn)后，成為國(guó)內(nèi)首批加入U(xiǎn)CIe聯(lián)盟的IP公司，肩負(fù)起推廣和推進(jìn)Chiplet的工作。

創(chuàng)新且完整的IP解決方案是后摩爾時(shí)代芯片發(fā)展的重要支點(diǎn)。在延續(xù)摩爾定律的路徑上，我們需要更完整的國(guó)產(chǎn)先進(jìn)工藝IP解決方案；在擴(kuò)展摩爾定律的路徑上，我們需要具備與國(guó)際大廠兼容與國(guó)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(jí)IP與新一代協(xié)同自動(dòng)設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略布局。

芯耀輝國(guó)產(chǎn)先進(jìn)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(diǎn)和差異化攻克技術(shù)瓶頸。團(tuán)隊(duì)采用優(yōu)異的架構(gòu)來(lái)確保IO的性能、穩(wěn)定性及可用性；選取半速率模式設(shè)計(jì)IP，讓功耗更低；鉆研協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，賦能開(kāi)發(fā)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的更低功耗狀態(tài)，在實(shí)際操作過(guò)程中，在更多的功耗間進(jìn)行切換時(shí)有利于降低整個(gè)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(hào)完整性和電源完整性等一些列設(shè)計(jì)服務(wù)，包括芯片以外的封裝、PCB等。

圖8

要實(shí)現(xiàn)IP的差異化，是一件既龐大又細(xì)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(yàn)證、更優(yōu)的可靠性和兼容性納入考量范圍。除此之外，在開(kāi)發(fā)芯片的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢視和審核，并在客戶采用IP后可能面臨對(duì)協(xié)議不了解，IP復(fù)雜度高等問(wèn)題的情況下，提供一些基于專家支持的差異化設(shè)計(jì)服務(wù)。同時(shí)，我們強(qiáng)大的FAE和SE團(tuán)隊(duì)，可以為客戶提供技術(shù)應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)方面的支持。

圖9

芯耀輝作為中國(guó)領(lǐng)先的先進(jìn)工藝IP企業(yè)，擁有國(guó)產(chǎn)FinFET先進(jìn)工藝一站式完整解決方案，所用的國(guó)際領(lǐng)先的模擬和數(shù)模混合IP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(dú)特優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)有二十幾年的豐富設(shè)計(jì)、量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求和技術(shù)痛點(diǎn)有著敏銳的洞察，可以為客戶提供差異化的增值和升級(jí)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(shí)，芯耀輝推出了完整的車規(guī)級(jí)接口IP解決方案，以賦能國(guó)產(chǎn)自主車規(guī)級(jí)SoC芯片發(fā)展，推動(dòng)中國(guó)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(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、消費(fèi)電子等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，助力SoC國(guó)產(chǎn)化浪潮和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，正昂步向前，領(lǐng)先中國(guó)IP企業(yè)?！　?/p>