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国产半导体IP供应商清点

现在,半导体IP已成为集成电路设计与开发中不能或缺的焦点要素。此前我国绝大部门的芯片都确立在外洋公司的IP授权或架构授权基础上,但这几年,随着对底层手艺的重视以及国产化需求的快速提升,本土半导体IP供应商迎来了优越的生长时机。

半导体IP是指集成电路(IC芯片)、逻辑或单元结构设计的可重复使用单元。凭证差其余设计IP,半导体IP市场可分为接口IP、处置器IP、存储器IP以及其他IP(模拟到数字IP和数字到模拟IP)。在这几大领域,海内已经均有本土企业在结构。

热闹的接口IP赛道

随着数据中央对网络通讯速率和性能需求的不停提升,接口IP正成为最具生长潜力的IP分类。据市场剖析公司IPnest展望,排名前5的接口IP产物在2025年的总营收将到达25亿美元,从2020年到2025年的年复合增进率为19%。接口IP主要是指以太网、DDR、PCIe、USB、MIPI、SATA等接口的IP核。差其余接口在差其余产物垂直领域中具有主要意义,这使得接口IP极为主要。

在接口IP领域,海内企业众多,主要有芯动科技、芯耀辉、牛芯、锐成芯微、纳能微、橙科微、和芯微、芯思原、灿芯、奎芯等。这些厂商已经涉猎了多种类的接口IP产物。接下来我们挑几个典型的接口IP,看看海内IP供应商的实力若何。

就拿DDR 接口IP举例来看。DDR PHY和内存控制器统称为DDR IP,他们保证了SoC和DRAM之间的数据传输。随着DDR的速率不停提升,DDR模块的设计难度也随之增大,以是芯片设计企业一样平常需要从IP公司购置DDR IP。但在DDR IP市场中,由于DDR PHY具有较高的手艺门槛,以是国际厂商仍占有较高的市场份额。

海内DDR IP供应商中,芯动科技是DDR代际品类和笼罩面相对较全的IP公司,所能支持的速率也到达了较高的水平。芯动科技的存储接口IP周全支持JEDEC DDR5/4/3/2、LPDDR5X/5/4X/4/3/2、HBM3/2e,均包罗PHY和控制器IP。此外芯动科技照样从GDDR5到GDDR6X全笼罩的IP厂商,据其官网所述,GDDR6X是天下上第一个经由硅验证且的商用GDDR6/6X IP,为全球高性能芯片公司提供了主要的接口手艺。芯动的互助同伴美光在官网撰文示意,“这个IP改变了人工智能疆土”!

信源:凭证各厂商公然信息整理

再就是牛芯和灿芯。牛芯半导体能为客户提供DDR3/4/5和LPDDR2/3/4/4x/5 IP组合解决方案。灿芯的YouDDR IP可支持LPDDR2、DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4/4x和DDR5等应用,支持从667Mbps 到4800Mbps的数据传输速率。

安徽芯思原是由芯原和新思等4家公司配合投资设立。芯思原传承了芯原与新思成熟工艺节点的芯片接口和模拟IP,并致力于此类IP往中国新建的40/55nm foundry的移植开发。在DDR IP接口领域,芯思原有DDR3/2、DDRmultiPHY、DDR4 multiPHY三种,可支持DDR 2、DDR3、DDR4、LPDDR2、LPDDR3等应用。

芯耀辉研发团队正在集中气力自主研发28/14/12纳米及以下先进工艺IP研发和服务,芯耀辉也开发了DDR PHY IP产物。现在尚不太清晰芯耀辉所能支持的DDR详细应用有哪些,但芯耀辉正从可靠的SI(信号完整性)和PI(电源完整性)剖析、高可靠性训练设计、高性能DDR IO设计和多频点快速切换4方面入手,攻克DDR PHY手艺瓶颈。

除了DDR IP之外,高速SerDes接口IP已经成为了近年来研究的热门。在这方面,海内的芯动科技可提供16/32/56/64Gbps多尺度SerDes全套解决方案,并已实现了最高5nm的设计,其中25G/32Gbps SerDes已经量产,56Gbps SerDes已经宣布,64Gbps SerDes即将宣布,正在攻克112Gbps SerDes手艺。牛芯半导体可支持25/28/32Gbps的速率。和芯微与灿芯能为客户提供1.25-12.5Gbps多速率SerDes IP方案。纳能微电子有0.6G-12.5G通SerDes IP核。锐成芯微的SerDes IP最高速率可达16G,可支持USB、PCIe、SATA等接口协议。

信源:凭证各厂商公然信息整理

再一个推动接口IP生长的手艺则是Chiplet,进入2022年,国际大厂已经陆续推出了Chiplet的产物,海内芯片企业对Chiplet也是一致看好。Chiplet的生长也降生了高速Die to Die接口的需求。但Chiplet与传统接口相比,其对带宽和时延的需求则更高,设计者还需要对工艺和封装有很深的领会,以是这也进一步增添了相关接口IP的设计庞大度。

在Chiplet的接口IP方面,海内芯原和芯动科技已经推出了实质性的产物。芯原是大陆首批加入UCIe产业同盟的企业,基于“IP芯片化,IP as a Chiplet”和“芯片平台化,Chiplet as a Platform”两大设计理念,芯原推出了基于Chiplet架构所设计的高端应用处置器平台,现在该平台12nm SoC版本已完成流片和验证,并正在举行Chiplet版本的迭代。

另一边,3月初英特尔等十家行业巨头配合推出UCle后不到三周,芯动科技就宣布率先推出自主研发物理层兼容UCIe尺度的IP解决方案——Innolink Chiplet。据悉,这是海内首套跨工艺、跨封装的Chiplet(芯粒)毗邻解决方案,且已在先进工艺上量产验证乐成。现在,芯动科技也已经成为UCIe同盟成员之一。

除此之外,也有其他IP供应商正在背后蓄力研发,如芯耀辉也已加入UCIe同盟等。奎芯科技未来也将重点打造基于互联IP的Chiplet产物。

在多媒体接口IP领域,芯动科技有全栈高清多媒体接口IP和音视频解决方案,支持HDM 2.1/2.0/1.4接口,支持96 db以上的Audio Codec录音和播放。芯动科技另有全系列的MIPI低功耗高速串行接口,包罗MIPI D-PHY/C-PHY/M-PHY,其中C-PHY传输速率高达7.8Gbps/Trio。其他另有,芯思原的多媒体接口IP也可支持HDM 2.0 / 1.4;锐成芯微拥有MIPI D-PHY;和芯微有MIPI D-PHY(传输速率高达1.5Gbps)和M-PHY(6Gbps)两种。

国产处置器IP供应商显露锋芒

处置器IP是一种数字电路,用于完成取指令、执行指令及与外界存储器和逻辑部件交流信息等操作,主要包罗CPU IP、GPU IP、神经网络处置器IP(NPU IP)、视频处置器 IP(VPU IP)、DSP IP、图像信号处置器 IP(ISP IP)等。

由于处置器IP主要应用于消费电子汽车等行业,这些领域的数目伟大,也使得处置器IP从中获益,迅速发展为全球最大的IP种类。未来随着新能源汽车和自动驾驶的普及,汽车对种种微处置器(MPU)、微控制器(MCU)、数字信号处置器(DSP)和图形处置单元的需求增添,处置器IP将在未来很长一段时间内继续占有半导体IP的最大市场份额。

海内能提供处置器IP的企业还相对较少。芯原是海内较大的处置器IP供应商,此外另有寒武纪、平头哥、芯来科技、中原芯等均提供差异种类处置器IP厂商。

现在芯原能提供包罗GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP、显示处置器 IP的6大处置器IP。2021年度,公司实现营业收入21.39亿元,同比增进42.04%。其中,知识产权授权使用费收入 6.10 亿元,同比增进 21.00%;特许权使用费收入 0.96 亿元,同比增进19.63%;总的IP授权营业为7.06亿元,同比增进20.81%。接下来,芯原将着力生长Chiplet营业以及RISC-V生态的生长。

图源:芯原2021年财报

海内IP与国际领先水平的差距很大,以是国产企业也在从多处寻找时机,在物联网碎片化环境中,开源指令集的RISC-V架构具有普遍的生长远景。而且RISC-V处于生长早期,在量产化和产业化方面,海内外差距并不大。在这方面,海内的平头哥、芯来科技、 赛昉科技这几年正在鼎力生长和推广RISC-V IP。

平头哥半导体确立于2018年9月19日,2021年10月,平头哥宣布全栈开源玄铁RISC-V系列处置器IP,包罗玄铁E902、E906、C906、C910,以及基于玄铁的多操作系统的全栈软件及工具。

芯来科技是中国大陆本土专业的RISC-V处置器IP公司。自2018年确立以来芯来,相继推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列产物笼罩了从低功耗到高性能的种种场景需求。据悉,芯来的处置器IP方案接纳工业级稳健的Verilog编码,具有优越的可读性,相比外洋其他家同类IP产物,具有显著的PPA与质量优势。

赛昉科技(StarFive)于2018 年确立,提供全球领先的基于RISC-V的CPU IP、SoC、开发板等系列产物。确立至今,赛昉科技已相继推出了基于RISC-V的系列产物:全球首款智能视觉处置平台、全球支持指令最全的高性能微处置器内核以及全球首款AI单板盘算机。

最近几年生长火热的人工智能似乎也成为IP厂商发力的时机,代表厂商如寒武纪、地平线。寒武纪的IP营业主要聚焦终端智能处置器IP营业。现在主要有1M系列和1H系列。在2020年的财报说明会上,寒武纪透露,现在搭载终端智能处置器IP的智能装备数目已跨越1亿台。2021年寒武纪来自IP授权和软件的营收为687万元。面临当下整车厂造芯的大需求,地平线已经开放其人工智能专用处置器BPU IP授权,以此来知足自研能力强的部门车企的需求。

此外,海内另有在异构处置器IP结构的厂商。中原芯是异构处置器IP的提供商,拥有完全自主知识产权的CPU、DSP、GPU和AI处置器IP,基于创新的 “统一指令集架构”、微架构和工具链,面向物联网、边缘盘算和云盘算应用,提供高性能和高能效等差异系列的定制化芯片产物。中原芯已构建由100多项全球专利组成的知识产权系统,填补了国产异构处置器领域的空缺。

中原芯的IP产物一览

(图源:中原芯官网)

不能不做的存储器 IP

存储器约占全球半导体产值的三分之一,市场高度集中。存储不是一个好做的行业,而存储IP更是。存储IP是基础IP的一种,是ASIC和SoC设计中的必备组成因素,也是手艺门槛极高的细分领域,供应商主要以外洋为主。国际上仅Arm、Synopsys、M31、Faradya等能提供完整的存储器IP,海内的方案还不多,但也有一些海内企业在存储IP领域上攻坚。

锐成芯微致力于高可靠性嵌入式非易失性存储(eNVM)IP的研发,包罗LogicFlash® MTP、LogicEE® EEPROM、LogicFlash Pro® eFlash等。据悉,其LogicFlash®能够实现单颗IP上同时知足eFlash和EEPROM的要求,划分用于代码存储和数据存储。它既有逻辑工艺/BCD工艺/HV工艺的兼容性,又有flash的优良特征。

据领会,eNVM IP通常具有很高的手艺壁垒,有大量的专利珍爱,后进入者很难突破已有的手艺珍爱壁垒,这是由于eNVM IP与工艺器件特征强相关,有很严酷的可靠性的要求,如数据保持能力、擦除和写入次数等,这些性能都市受工艺以及存储单元结构的影响。

苏州腾芯微(IPSOAR)确立于2018年,公司产物主要包罗内存编译器、TCAM编译器、SRAM定制等。IP笼罩了从180nm到14nm先进工艺,可应用到差其余ASIC和SOC产物上。

其他IP

(模拟IP/数模夹杂 IP/射频 IP)

除了上述这几类之外,IP还包罗一些其他物理IP,如模拟IP、射频IP以及数模夹杂IP等等。

锐成芯微的模拟IP和数模夹杂IP连系了获得专利的超低功耗手艺,功耗可低至几十纳安。其低功耗和超低功耗模拟IP组合包罗电源类IP、时钟类IP、ADC/DAC/Audio CODEC、传感器IP、检测IP、LVDS IP等。锐成芯微还可提供具有低功耗、高性能的RF IP,包罗低功耗蓝牙,双模蓝牙(BLE&BT)、Wi-Fi6等。

针对物联网毗邻应用,芯原在 22nm FD-SOI 工艺上结构了较为完整的射频IP,种类包罗双模蓝牙、低功耗蓝牙、NB-IoT、GNSS及802.11ah低频IP。现在其所有射频IP已经完成IP测试芯片的流片验证。除射频IP外,芯原还开发了基带IP,可以为客户提供完整的解决方案。现在NB-IoT、低功耗蓝牙、GNSS及802.11ah低频IP都已有客户授权。

和芯微的音频编解码可提供16位至24位高精度音频转换,高速AD提供位宽10bit/12bit,采样速率可达200MHz。奎芯也在做一些模拟IP,包罗ADC、PLL、LDO、PVT Sensor。

结语

众所周知,IP是门苦生意,支出多回报少,谁做谁知道。这几年在国产替换的大靠山下,国产半导体IP也最先逐渐被海内客户支持,海内半导体IP供应商得以凭证客户的需求举行反馈和快速的更新迭代,部门IP厂商已经在点上取得了一定的突破。散点聚合,终将成线。