如今，半導體IP已成為集成電路設計與開發中不可或缺的核心要素。此前我國絕大部分的芯片都建立在國外公司的IP授權或架構授權基礎上，但這幾年，隨著對底層技術的重視以及國產化需求的快速提升，本土半導體IP供應商迎來了良好的發展機會。
半導體IP是指集成電路（IC芯片）、邏輯或單元布局設計的可重復使用單元。根據不同的設計IP，半導體IP市場可分為接口IP、處理器IP、存儲器IP以及其他IP（模擬到數字IP和數字到模擬IP）。在這幾大領域，國內已經均有本土企業在布局。
熱鬧的接口IP賽道
隨著數據中心對網絡通信速度和性能需求的不斷提升，接口IP正成為最具發展潛力的IP分類。據市場分析公司IPnest預測，排名前5的接口IP產品在2025年的總營收將達到25億美元，從2020年到2025年的年復合增長率為19%。接口IP主要是指以太網、DDR、PCIe、USB、MIPI、SATA等接口的IP核。不同的接口在不同的產品垂直領域中具有重要意義，這使得接口IP極為重要。
在接口IP領域，國內企業眾多，主要有芯動科技、芯耀輝、牛芯、銳成芯微、納能微、橙科微、和芯微、芯思原、燦芯、奎芯等。這些廠商已經涉獵了多種類的接口IP產品。接下來我們挑幾個典型的接口IP，看看國內IP供應商的實力如何。
就拿DDR 接口IP舉例來看。DDR PHY和內存控制器統稱為DDR IP，他們保證了SoC和DRAM之間的數據傳輸。隨著DDR的速度不斷提升，DDR模塊的設計難度也隨之增大，所以芯片設計企業一般需要從IP公司購買DDR IP。但在DDR IP市場中，由于DDR PHY具有較高的技術門檻，所以國際廠商仍占據較高的市場份額。
國內DDR IP供應商中，芯動科技是DDR代際品類和覆蓋面相對較全的IP公司，所能支持的速率也達到了較高的水平。芯動科技的存儲接口IP全面支持JEDEC DDR5/4/3/2、LPDDR5X/5/4X/4/3/2、HBM3/2e，均包含PHY和控制器IP。此外芯動科技還是從GDDR5到GDDR6X全覆蓋的IP廠商，據其官網所述，GDDR6X是世界上第一個經過硅驗證且的商用GDDR6/6X IP，為全球高性能芯片公司提供了重要的接口技術。芯動的合作伙伴美光在官網撰文表示，“這個IP改變了人工智能版圖”！
再就是牛芯和燦芯。牛芯半導體能為客戶提供DDR3/4/5和LPDDR2/3/4/4x/5 IP組合解決方案。燦芯的YouDDR IP可支持LPDDR2、DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4/4x和DDR5等應用，支持從667Mbps 到4800Mbps的數據傳輸速率。
安徽芯思原是由芯原和新思等4家公司共同投資設立。芯思原傳承了芯原與新思成熟工藝節點的芯片接口和模擬IP，并致力于此類IP往中國新建的40/55nm foundry的移植開發。在DDR IP接口領域，芯思原有DDR3/2、DDRmultiPHY、DDR4 multiPHY三種，可支持DDR 2、DDR3、DDR4、LPDDR2、LPDDR3等應用。
芯耀輝研發團隊正在集中力量自主研發28/14/12納米及以下先進工藝IP研發和服務，芯耀輝也開發了DDR PHY IP產品。目前尚不太清楚芯耀輝所能支持的DDR具體應用有哪些，但芯耀輝正從可靠的SI（信號完整性）和PI（電源完整性）分析、高可靠性訓練設計、高性能DDR IO設計和多頻點快速切換4方面入手，攻克DDR PHY技術瓶頸。
除了DDR IP之外，高速SerDes接口IP已經成為了近年來研究的熱點。在這方面，國內的芯動科技可提供16/32/56/64Gbps多標準SerDes全套解決方案，并已實現了最高5nm的設計，其中25G/32Gbps SerDes已經量產，56Gbps SerDes已經發布，64Gbps SerDes即將發布，正在攻克112Gbps SerDes技術。牛芯半導體可支持25/28/32Gbps的速率。和芯微與燦芯能為客戶提供1.25-12.5Gbps多速率SerDes IP方案。納能微電子有0.6G-12.5G通SerDes IP核。銳成芯微的SerDes IP最高速率可達16G，可支持USB、PCIe、SATA等接口協議。
再一個推動接口IP發展的技術則是Chiplet，進入2022年，國際大廠已經陸續推出了Chiplet的產品，國內芯片企業對Chiplet也是一致看好。Chiplet的發展也誕生了高速Die to Die接口的需求。但Chiplet與傳統接口相比，其對帶寬和時延的需求則更高，設計者還需要對工藝和封裝有很深的了解，所以這也進一步增加了相關接口IP的設計復雜度。
在Chiplet的接口IP方面，國內芯原和芯動科技已經推出了實質性的產品。芯原是大陸首批加入UCIe產業聯盟的企業，基于“IP芯片化，IP as a Chiplet”和“芯片平臺化，Chiplet as a Platform”兩大設計理念，芯原推出了基于Chiplet架構所設計的高端應用處理器平臺，目前該平臺12nm SoC版本已完成流片和驗證，并正在進行Chiplet版本的迭代。
另一邊，3月初英特爾等十家行業巨頭共同推出UCle后不到三周，芯動科技就宣布率先推出自主研發物理層兼容UCIe標準的IP解決方案——Innolink Chiplet。據悉，這是國內首套跨工藝、跨封裝的Chiplet（芯粒）連接解決方案，且已在先進工藝上量產驗證成功。目前，芯動科技也已經成為UCIe聯盟成員之一。
除此之外，也有其他IP供應商正在背后蓄力研發，如芯耀輝也已加入UCIe聯盟等。奎芯科技未來也將重點打造基于互聯IP的Chiplet產品。
在多媒體接口IP領域，芯動科技有全棧高清多媒體接口IP和音視頻解決方案，支持HDM 2.1/2.0/1.4接口，支持96 db以上的Audio Codec錄音和播放。芯動科技還有全系列的MIPI低功耗高速串行接口，包括MIPI D-PHY/C-PHY/M-PHY，其中C-PHY傳輸速率高達7.8Gbps/Trio。其他還有，芯思原的多媒體接口IP也可支持HDM 2.0 / 1.4；銳成芯微擁有MIPI D-PHY；和芯微有MIPI D-PHY（傳輸速率高達1.5Gbps）和M-PHY（6Gbps）兩種。
國產處理器IP供應商顯露鋒芒
處理器IP是一種數字電路，用于完成取指令、執行指令及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，主要包括CPU IP、GPU IP、神經網絡處理器IP（NPU IP）、視頻處理器 IP（VPU IP）、DSP IP、圖像信號處理器 IP（ISP IP）等。
由于處理器IP主要應用于消費電子汽車等行業，這些領域的數量巨大，也使得處理器IP從中獲益，迅速成長為全球最大的IP種類。未來隨著新能源汽車和自動駕駛的普及，汽車對各種微處理器（MPU）、微控制器（MCU）、數字信號處理器（DSP）和圖形處理單元的需求增加，處理器IP將在未來很長一段時間內繼續占據半導體IP的最大市場份額。
國內能提供處理器IP的企業還相對較少。芯原是國內較大的處理器IP供應商，此外還有寒武紀、平頭哥、芯來科技、華夏芯等均提供不同種類處理器IP廠商。
目前芯原能提供包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP、顯示處理器 IP的6大處理器IP。2021年度，公司實現營業收入21.39億元，同比增長42.04%。其中，知識產權授權使用費收入 6.10 億元，同比增長 21.00%；特許權使用費收入 0.96 億元，同比增長19.63%；總的IP授權業務為7.06億元，同比增長20.81%。接下來，芯原將著力發展Chiplet業務以及RISC-V生態的發展。
國內IP與國際領先水平的差距很大，所以國產企業也在從多處尋找機會，在物聯網碎片化環境中，開源指令集的RISC-V架構具有廣泛的發展前景。而且RISC-V處于發展早期，在量產化和產業化方面，國內外差距并不大。在這方面，國內的平頭哥、芯來科技、 賽昉科技這幾年正在大力發展和推廣RISC-V IP。
平頭哥半導體成立于2018年9月19日，2021年10月，平頭哥宣布全棧開源玄鐵RISC-V系列處理器IP，包括玄鐵E902、E906、C906、C910，以及基于玄鐵的多操作系統的全棧軟件及工具。
芯來科技是中國大陸本土專業的RISC-V處理器IP公司。自2018年成立以來芯來，相繼推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列產品覆蓋了從低功耗到高性能的各種場景需求。據悉，芯來的處理器IP方案采用工業級穩健的Verilog編碼，具有良好的可讀性，相比國外其他家同類IP產品，具有明顯的PPA與質量優勢。
賽昉科技（StarFive）于2018 年成立，提供全球領先的基于RISC-V的CPU IP、SoC、開發板等系列產品。成立至今，賽昉科技已相繼推出了基于RISC-V的系列產品：全球首款智能視覺處理平臺、全球支持指令最全的高性能微處理器內核以及全球首款AI單板計算機。
最近幾年發展火熱的人工智能似乎也成為IP廠商發力的機會，代表廠商如寒武紀、地平線。寒武紀的IP業務主要聚焦終端智能處理器IP業務。目前主要有1M系列和1H系列。在2020年的財報說明會上，寒武紀透露，目前搭載終端智能處理器IP的智能設備數量已超過1億臺。2021年寒武紀來自IP授權和軟件的營收為687萬元。面對當下整車廠造芯的大需求，地平線已經開放其人工智能專用處理器BPU IP授權，以此來滿足自研能力強的部分車企的需求。
此外，國內還有在異構處理器IP布局的廠商。華夏芯是異構處理器IP的提供商，擁有完全自主知識產權的CPU、DSP、GPU和AI處理器IP，基于創新的 “統一指令集架構”、微架構和工具鏈，面向物聯網、邊緣計算和云計算應用，提供高性能和高能效等不同系列的定制化芯片產品。華夏芯已構建由100多項全球專利組成的知識產權體系，填補了國產異構處理器領域的空白。
不可不做的存儲器 IP
存儲器約占全球半導體產值的三分之一，市場高度集中。存儲不是一個好做的行業，而存儲IP更是。存儲IP是基礎IP的一種，是ASIC和SoC設計中的必備組成成分，也是技術門檻極高的細分領域，供應商主要以海外為主。國際上僅Arm、Synopsys、M31、Faradya等能提供完整的存儲器IP，國內的方案還不多，但也有一些國內企業在存儲IP領域上攻堅。
銳成芯微致力于高可靠性嵌入式非易失性存儲（eNVM）IP的研發，包括LogicFlash? MTP、LogicEE? EEPROM、LogicFlash Pro? eFlash等。據悉，其LogicFlash?能夠實現單顆IP上同時滿足eFlash和EEPROM的要求，分別用于代碼存儲和數據存儲。它既有邏輯工藝/BCD工藝/HV工藝的兼容性，又有flash的優良特性。
據了解，eNVM IP通常具有很高的技術壁壘，有大量的專利保護，后進入者很難突破已有的技術保護壁壘，這是由于eNVM IP與工藝器件特性強相關，有很嚴格的可靠性的要求，如數據保持能力、擦除和寫入次數等，這些性能都會受工藝以及存儲單元結構的影響。
蘇州騰芯微（IPSOAR）成立于2018年，公司產品主要包括內存編譯器、TCAM編譯器、SRAM定制等。IP覆蓋了從180nm到14nm先進工藝，可應用到不同的ASIC和SOC產品上。
其他IP
（模擬IP/數模混合 IP/射頻 IP）
除了上述這幾類之外，IP還包括一些其他物理IP，如模擬IP、射頻IP以及數模混合IP等等。
銳成芯微的模擬IP和數模混合IP結合了獲得專利的超低功耗技術，功耗可低至幾十納安。其低功耗和超低功耗模擬IP組合包括電源類IP、時鐘類IP、ADC/DAC/Audio CODEC、傳感器IP、檢測IP、LVDS IP等。銳成芯微還可提供具有低功耗、高性能的RF IP，包括低功耗藍牙，雙模藍牙（BLE&BT）、Wi-Fi6等。
針對物聯網連接應用，芯原在 22nm FD-SOI 工藝上布局了較為完整的射頻IP，種類包括雙模藍牙、低功耗藍牙、NB-IoT、GNSS及802.11ah低頻IP。目前其所有射頻IP已經完成IP測試芯片的流片驗證。除射頻IP外，芯原還開發了基帶IP，可以為客戶提供完整的解決方案。目前NB-IoT、低功耗藍牙、GNSS及802.11ah低頻IP都已有客戶授權。
和芯微的音頻編解碼可提供16位至24位高精度音頻轉換，高速AD提供位寬10bit/12bit，采樣速率可達200MHz。奎芯也在做一些模擬IP，包括ADC、PLL、LDO、PVT Sensor。
結語
眾所周知，IP是門苦生意，付出多回報少，誰做誰知道。這幾年在國產替代的大背景下，國產半導體IP也開始逐漸被國內客戶支持，國內半導體IP供應商得以根據客戶的需求進行反饋和快速的更新迭代，部分IP廠商已經在點上取得了一定的突破。散點聚合，終將成線。