国产半导体IP供应商盘点

2022-05-26 02:05

如今，半导体IP已成为集成电路设计与开发中不可或缺的核心要素。此前我国绝大部分的芯片都建立在国外公司的IP授权或架构授权基础上，但这几年，随着对底层技术的重视以及国产化需求的快速提升，本土半导体IP供应商迎来了良好的发展机会。

半导体IP是指集成电路（IC芯片）、逻辑或单元布局设计的可重复使用单元。根据不同的设计IP，半导体IP市场可分为接口IP、处理器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，国内已经均有本土企业在布局。

热闹的接口IP赛道

随着数据中心对网络通信速度和性能需求的不断提升，接口IP正成为最具发展潜力的IP分类。据市场分析公司IPnest预测，排名前5的接口IP产品在2025年的总营收将达到25亿美元，从2020年到2025年的年复合增长率为19%。接口IP主要是指以太网、DDR、PCIe、USB、MIPI、SATA等接口的IP核。不同的接口在不同的产品垂直领域中具有重要意义，这使得接口IP极为重要。

在接口IP领域，国内企业众多，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产品。接下来我们挑几个典型的接口IP，看看国内IP供应商的实力如何。

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的速度不断提升，DDR模块的设计难度也随之增大，所以芯片设计企业一般需要从IP公司购买DDR IP。但在DDR IP市场中，由于DDR PHY具有较高的技术门槛，所以国际厂商仍占据较高的市场份额。

国内DDR IP供应商中，芯动科技是DDR代际品类和覆盖面相对较全的IP公司，所能支持的速率也达到了较高的水平。芯动科技的存储接口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。此外芯动科技还是从GDDR5到GDDR6X全覆盖的IP厂商，据其官网所述，GDDR6X是世界上第一个经过硅验证且的商用GDDR6/6X IP，为全球高性能芯片公司提供了重要的接口技术。芯动的合作伙伴美光在官网撰文表示，“这个IP改变了人工智能版图”！

信源：根据各厂商公开信息整理

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家公司共同投资设立。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力量自主研发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产品。目前尚不太清楚芯耀辉所能支持的DDR具体应用有哪些，但芯耀辉正从可靠的SI（信号完整性）和PI（电源完整性）分析、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技术瓶颈。

除了DDR IP之外，高速SerDes接口IP已经成为了近年来研究的热点。在这方面，国内的芯动科技可提供16/32/56/64Gbps多标准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已经发布，64Gbps SerDes即将发布，正在攻克112Gbps SerDes技术。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：根据各厂商公开信息整理

再一个推动接口IP发展的技术则是Chiplet，进入2022年，国际大厂已经陆续推出了Chiplet的产品，国内芯片企业对Chiplet也是一致看好。Chiplet的发展也诞生了高速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了解，所以这也进一步增加了相关接口IP的设计复杂度。

在Chiplet的接口IP方面，国内芯原和芯动科技已经推出了实质性的产品。芯原是大陆首批加入UCIe产业联盟的企业，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理器平台，目前该平台12nm SoC版本已完成流片和验证，并正在进行Chiplet版本的迭代。

另一边，3月初英特尔等十家行业巨头共同推出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标准的IP解决方案——Innolink Chiplet。据悉，这是国内首套跨工艺、跨封装的Chiplet（芯粒）连接解决方案，且已在先进工艺上量产验证成功。目前，芯动科技也已经成为UCIe联盟成员之一。

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联盟等。奎芯科技未来也将重点打造基于互联IP的Chiplet产品。

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。芯动科技还有全系列的MIPI低功耗高速串行接口，包括MIPI D-PHY/C-PHY/M-PHY，其中C-PHY传输速率高达7.8Gbps/Trio。其他还有，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。

国产处理器IP供应商显露锋芒

处理器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换信息等操作，主要包括CPU IP、GPU IP、神经网络处理器IP（NPU IP）、视频处理器 IP（VPU IP）、DSP IP、图像信号处理器 IP（ISP IP）等。

由于处理器IP主要应用于消费电子汽车等行业，这些领域的数量巨大，也使得处理器IP从中获益，迅速成长为全球最大的IP种类。未来随着新能源汽车和自动驾驶的普及，汽车对各种微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和图形处理单元的需求增加，处理器IP将在未来很长一段时间内继续占据半导体IP的最大市场份额。

国内能提供处理器IP的企业还相对较少。芯原是国内较大的处理器IP供应商，此外还有寒武纪、平头哥、芯来科技、华夏芯等均提供不同种类处理器IP厂商。

目前芯原能提供包括GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP、ISP IP、显示处理器 IP的6大处理器IP。2021年度，公司实现营业收入21.39亿元，同比增长42.04%。其中，知识产权授权使用费收入 6.10 亿元，同比增长 21.00%；特许权使用费收入 0.96 亿元，同比增长19.63%；总的IP授权业务为7.06亿元，同比增长20.81%。接下来，芯原将着力发展Chiplet业务以及RISC-V生态的发展。

图源：芯原2021年财报

国内IP与国际领先水平的差距很大，所以国产企业也在从多处寻找机会，在物联网碎片化环境中，开源指令集的RISC-V架构具有广泛的发展前景。而且RISC-V处于发展早期，在量产化和产业化方面，国内外差距并不大。在这方面，国内的平头哥、芯来科技、赛昉科技这几年正在大力发展和推广RISC-V IP。

平头哥半导体成立于2018年9月19日，2021年10月，平头哥宣布全栈开源玄铁RISC-V系列处理器IP，包括玄铁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处理器IP公司。自2018年成立以来芯来，相继推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列产品覆盖了从低功耗到高性能的各种场景需求。据悉，芯来的处理器IP方案采用工业级稳健的Verilog编码，具有良好的可读性，相比国外其他家同类IP产品，具有明显的PPA与质量优势。

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

最近几年发展火热的人工智能似乎也成为IP厂商发力的机会，代表厂商如寒武纪、地平线。寒武纪的IP业务主要聚焦终端智能处理器IP业务。目前主要有1M系列和1H系列。在2020年的财报说明会上，寒武纪透露，目前搭载终端智能处理器IP的智能设备数量已超过1亿台。2021年寒武纪来自IP授权和软件的营收为687万元。面对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理器BPU IP授权，以此来满足自研能力强的部分车企的需求。

此外，国内还有在异构处理器IP布局的厂商。华夏芯是异构处理器IP的提供商，拥有完全自主知识产权的CPU、DSP、GPU和AI处理器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、边缘计算和云计算应用，提供高性能和高能效等不同系列的定制化芯片产品。华夏芯已构建由100多项全球专利组成的知识产权体系，填补了国产异构处理器领域的空白。

华夏芯的IP产品一览

（图源：华夏芯官网）

不可不做的存储器 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设计中的必备组成成分，也是技术门槛极高的细分领域，供应商主要以海外为主。国际上仅Arm、Synopsys、M31、Faradya等能提供完整的存储器IP，国内的方案还不多，但也有一些国内企业在存储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，包括LogicFlash® MTP、LogicEE® EEPROM、LogicFlash Pro® eFlash等。据悉，其LogicFlash®能够实现单颗IP上同时满足eFlash和EEPROM的要求，分别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的优良特性。

据了解，eNVM IP通常具有很高的技术壁垒，有大量的专利保护，后进入者很难突破已有的技术保护壁垒，这是由于eNVM IP与工艺器件特性强相关，有很严格的可靠性的要求，如数据保持能力、擦除和写入次数等，这些性能都会受工艺以及存储单元结构的影响。

苏州腾芯微（IPSOAR）成立于2018年，公司产品主要包括内存编译器、TCAM编译器、SRAM定制等。IP覆盖了从180nm到14nm先进工艺，可应用到不同的ASIC和SOC产品上。

其他IP

（模拟IP/数模混合 IP/射频 IP）

除了上述这几类之外，IP还包括一些其他物理IP，如模拟IP、射频IP以及数模混合IP等等。

锐成芯微的模拟IP和数模混合IP结合了获得专利的超低功耗技术，功耗可低至几十纳安。其低功耗和超低功耗模拟IP组合包括电源类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，包括低功耗蓝牙，双模蓝牙（BLE&BT）、Wi-Fi6等。

针对物联网连接应用，芯原在 22nm FD-SOI 工艺上布局了较为完整的射频IP，种类包括双模蓝牙、低功耗蓝牙、NB-IoT、GNSS及802.11ah低频IP。目前其所有射频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。目前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，包括ADC、PLL、LDO、PVT Sensor。

结语

众所周知，IP是门苦生意，付出多回报少，谁做谁知道。这几年在国产替代的大背景下，国产半导体IP也开始逐渐被国内客户支持，国内半导体IP供应商得以根据客户的需求进行反馈和快速的更新迭代，部分IP厂商已经在点上取得了一定的突破。散点聚合，终将成线。

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