國(guó)內(nèi)IP在面臨哪些困境？中關(guān)村芯園與平頭哥這項(xiàng)計(jì)劃或?yàn)椤凹皶r(shí)雨”

IP作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重要的組成部分，在行業(yè)被人熟知，最有名的便歸屬于ARM、Synopsys、Achronix。10月30日，由中關(guān)村芯園（國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)北京產(chǎn)業(yè)化基地）與平頭哥共同舉辦的“中關(guān)村芯園·平頭哥半導(dǎo)體聯(lián)合技術(shù)研討會(huì)”在北京麗亭華苑酒店順利舉行。在此中關(guān)村芯園與平頭哥為中小企業(yè)帶來(lái)了重磅好消息，同時(shí)演講人也道出國(guó)內(nèi)IP的“真相”……

中國(guó)科學(xué)院微電子研究所信息中心辛衛(wèi)華展示了一組全球半導(dǎo)體IP產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示ARM市場(chǎng)份額同比下降3%，辛衛(wèi)華猜測(cè)表示正因RISC-V逐漸被市場(chǎng)接受，而基于RSIC-V的IP公司和IP產(chǎn)品正如雨后春筍般不斷增加。Synopsys、Cadence市場(chǎng)份額提升，據(jù)介紹接口類IP仍是處理器外需求最大的IP類別，Synopsys和Cadence的高速接口IP產(chǎn)品在工藝水平、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等方面領(lǐng)先其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。Achronix同比增長(zhǎng)250%，進(jìn)入前十，這意味著AI和異構(gòu)處理器快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)eFPGA類IP需求量大。

那么國(guó)內(nèi)的IP行業(yè)究竟如何？又有何困境亟待解決？

國(guó)內(nèi)IP近三年增速明顯

在IP市場(chǎng)分布上，據(jù)辛衛(wèi)華展示，2018年CPU的IP占比達(dá)到了40.6%，次之的為有線接口，占比約19%。

據(jù)辛衛(wèi)華現(xiàn)場(chǎng)介紹，國(guó)內(nèi)IP設(shè)計(jì)企業(yè)在近三年的增速非常明顯。他表示，目前中國(guó)境內(nèi)（含臺(tái)灣地區(qū)）共有70余家IP設(shè)計(jì)公司，主要分布在上海、北京、南京、成都、臺(tái)灣新竹等地。

2001-2003，以中科龍芯、杭州中天微、蘇州國(guó)芯為代表的自主CPU、MCU

2004-2009，以四川和芯、武漢芯動(dòng)、上海燦芯為代表的模擬和接口IP

2010-2015，以銳成芯微、成都納能、芯啟源為代表的IoT、高速接口IP

2016-2018，以寒武紀(jì)、阿里平頭哥、芯來(lái)開(kāi)機(jī)為代表RISC-V和AI IP

國(guó)內(nèi)IP企業(yè)關(guān)注的三大領(lǐng)域包括CPU（處理器）、AI（人工智能）、Interface（高速接口），剛好也是目前世界占比最高的三個(gè)領(lǐng)域。

尤其要指出的是，由于AI的高速發(fā)展，大量AI IP浮現(xiàn)，隨之而來(lái)的便是GPU、AI定制處理器、NoC在AI領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。另外，越來(lái)越多的廠商意識(shí)到開(kāi)源的重要性，最大的成果便是基于RISC-V開(kāi)源架構(gòu)的處理器在今年開(kāi)始大量浮現(xiàn)，另一方面相關(guān)子系統(tǒng)的解決方案也逐步成型。

國(guó)內(nèi)IP面臨的困境

IP具有的特殊性在某種程度上決定了產(chǎn)業(yè)的特征，目前來(lái)說(shuō)，IP產(chǎn)值約40億美元，占全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不足1%；另外，IP處于產(chǎn)業(yè)上游帶動(dòng)作用巨大，是產(chǎn)業(yè)不可或缺的部分；但I(xiàn)P開(kāi)發(fā)不僅投入大回報(bào)周期長(zhǎng)，也需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)沉淀，保持技術(shù)先進(jìn)性也需要產(chǎn)期持續(xù)的研發(fā)投入。

正因如此，國(guó)內(nèi)IP行業(yè)發(fā)展正面臨著許多的困境，主要包括技術(shù)實(shí)力弱、企業(yè)規(guī)模小、IP的后發(fā)劣勢(shì)明顯。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)正以RSIC-V為代表的硬件開(kāi)源興起，目前在處理器領(lǐng)域長(zhǎng)期技術(shù)積累和人才培養(yǎng)；在IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展上，5G、AI、IoT、自動(dòng)駕駛等新技術(shù)正引領(lǐng)IP創(chuàng)新和發(fā)展，在此同時(shí)強(qiáng)大的市場(chǎng)需求也使得企業(yè)數(shù)量正在增加，競(jìng)爭(zhēng)力提高。

國(guó)內(nèi)IP行業(yè)該怎么發(fā)展

辛衛(wèi)華現(xiàn)場(chǎng)表示，面對(duì)這種問(wèn)題，促進(jìn)國(guó)內(nèi)IP行業(yè)發(fā)展需要構(gòu)建生態(tài)。具體體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)垂直合作；圍繞核心IP構(gòu)建設(shè)計(jì)平臺(tái)，降低設(shè)計(jì)門(mén)檻；宣傳推廣平臺(tái)三個(gè)方面。

近幾年來(lái)，談及最多的便是“開(kāi)源”，而大廠商的動(dòng)作也接連不斷入局“開(kāi)源”。從1999年創(chuàng)建的OpenCores，2015年創(chuàng)建的LibreCores再到人盡皆知的Github。

與此同時(shí)，開(kāi)源SoC設(shè)計(jì)平臺(tái)也備受關(guān)注，正因具備低成本、高效率、高可靠的特點(diǎn)，所以開(kāi)源SoC平臺(tái)是一種“敏捷”設(shè)計(jì)的新途徑。

特別需要指出的是，平頭哥的開(kāi)源低功耗控制芯片（MCU）設(shè)計(jì)平臺(tái)。據(jù)了解，這款10月21日由阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥發(fā)布的MCU芯片平臺(tái)，尚屬首次，也是平頭哥接連發(fā)布玄鐵910、無(wú)劍SoC、含光800之后的又一壯舉。

據(jù)辛衛(wèi)華介紹，這款設(shè)計(jì)平臺(tái)值得注意的優(yōu)點(diǎn)則是：基于MCU的定制芯片的基礎(chǔ)共性技術(shù)，包含處理器、基礎(chǔ)的接口IP、操作系統(tǒng)、軟件驅(qū)動(dòng)和開(kāi)發(fā)工具等模塊，快速集成、快速驗(yàn)證減少基礎(chǔ)模塊開(kāi)發(fā)成本。

而從SoC芯片方面反觀IP，據(jù)了解，SoC芯片流片失敗有超過(guò)40%的原因都與IP有關(guān)，例如：版本出錯(cuò)，金屬層用錯(cuò)，IP和SoC的設(shè)計(jì)流程不匹配等。

因此，重視IP管理與應(yīng)用實(shí)踐至關(guān)重要：

一、IP需要管理的信息龐大，已經(jīng)超過(guò)人工管理和軟件版本管理的能力范疇；

二、IP數(shù)據(jù)的完整性和一致性都需要完備的檢查，保證針對(duì)不同設(shè)計(jì)流程客戶，提供完備的數(shù)據(jù)文件；

三、IP管理包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、打包管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理以至生命周期管理；

四、IP用戶和IP供應(yīng)商都面臨IP管理不善帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

辛衛(wèi)華表示，目前行業(yè)內(nèi)已有大量設(shè)計(jì)在云環(huán)境下進(jìn)行，設(shè)計(jì)上云是趨勢(shì)但仍有諸多問(wèn)題未解決，因此探索云環(huán)境下的設(shè)計(jì)和EDA工具的使用以及IC設(shè)計(jì)云平臺(tái)的建設(shè)，是促進(jìn)IP/IC設(shè)計(jì)必須探索的環(huán)節(jié)。

在總結(jié)階段，辛衛(wèi)華特別強(qiáng)調(diào)了開(kāi)源活動(dòng)、平臺(tái)化服務(wù)之意義重大，上文也有介紹過(guò)平頭哥發(fā)布的多款RISC-V產(chǎn)品對(duì)于目前IP行業(yè)正如“及時(shí)雨”一般。

中關(guān)村芯園-平頭哥半導(dǎo)體發(fā)布“中小企業(yè)普惠支持計(jì)劃”

同日，中關(guān)村芯園與平頭哥半導(dǎo)體攜手啟動(dòng)“中小企業(yè)普惠支持計(jì)劃”，平頭哥半導(dǎo)體正式入駐中關(guān)村芯園國(guó)產(chǎn)IP應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，為平臺(tái)用戶提供更加專業(yè)和靈活的技術(shù)服務(wù)。

據(jù)悉，平頭哥半導(dǎo)體將為中小企業(yè)提供玄鐵CPU IP系列產(chǎn)品，符合條件的用戶將只需支付部分授權(quán)費(fèi)用，就可獲得MPW流片階段的測(cè)試樣片授權(quán)。平頭哥將為創(chuàng)業(yè)企業(yè)分擔(dān)研發(fā)初期資金周轉(zhuǎn)壓力，以支撐項(xiàng)目初期階段的完整開(kāi)發(fā)。配合中關(guān)村芯園提供的正版EDA設(shè)計(jì)環(huán)境支持，主流Fab工藝支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶的芯片設(shè)計(jì)全流程服務(wù)。

中關(guān)村芯園與平頭哥將通過(guò)此次合作，共同探索IP服務(wù)新模式，進(jìn)一步完善服務(wù)中小企業(yè)的創(chuàng)新生態(tài)，更好助力國(guó)產(chǎn)芯片持續(xù)創(chuàng)新。

中關(guān)村芯園公司由中關(guān)村發(fā)展集團(tuán)作為控股股東組建，作為國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)北京產(chǎn)業(yè)化基地。中關(guān)村芯園將秉承開(kāi)放、中立、公益的服務(wù)理念，圍繞集成電路設(shè)計(jì)，提供EDA License（許可）租賃、IP評(píng)估與授權(quán)、芯片（MPW、工程批、批量生產(chǎn)）代工、封裝測(cè)試代理、IC人才培訓(xùn)、芯片應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈的公共技術(shù)服務(wù)支撐，助力企業(yè)快速發(fā)展。中關(guān)村芯園將定期舉辦各類技術(shù)交流研討會(huì)，誠(chéng)邀芯園的所有合作伙伴、客戶參與，共謀發(fā)展。

平頭哥全生態(tài)打造普惠芯時(shí)代

行業(yè)人士對(duì)于平頭哥的產(chǎn)品一直處于高度關(guān)注的狀態(tài)，目前來(lái)說(shuō)，平頭哥擁有MCU SoC設(shè)計(jì)平臺(tái)、玄鐵系列RISC-V和傳統(tǒng)RISC產(chǎn)品CPU IP、RISC-V Profiling工具、阿里云等。在任何企業(yè)都在開(kāi)始談“生態(tài)”的如今，再加之“中小企業(yè)普惠計(jì)劃”，這場(chǎng)雨將掀起行業(yè)的新浪潮。

1、在平臺(tái)方面，平頭哥半導(dǎo)體黃師介紹，這個(gè)平臺(tái)具有易用的特點(diǎn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以快速上手。據(jù)了解，該平臺(tái)具有全面的配套支持，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念和高效的技術(shù)支持。具體來(lái)說(shuō)，平頭哥MCU SoC平臺(tái)在低功耗、低成本、實(shí)時(shí)性和安全方面具有無(wú)與倫比的亮點(diǎn)。值得一提的是，該平臺(tái)還擁有不同工藝及數(shù)模混合的豐富量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

據(jù)黃師介紹，使用該款平臺(tái)可提升50%的TTM，快速降低周期，將18個(gè)月研發(fā)周期縮短至9個(gè)月完成；可降低50%的研發(fā)成本，幫助初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)減少前期芯片開(kāi)發(fā)的人力及資源投入；可大幅降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，以豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)的技術(shù)，讓客戶更專注于產(chǎn)品到市場(chǎng)的技術(shù)能力提升。在軟件硬件資源方面，平臺(tái)擁有CPU IP及可選包和YoC解決方案。

他還表示，AIoT時(shí)代對(duì)存儲(chǔ)的要求、對(duì)安全的要求和對(duì)上云的要求都極高，IC設(shè)計(jì)企業(yè)也在面臨不斷增加人力需求和不斷變短的TTM的痛點(diǎn)，這個(gè)平臺(tái)完美的解決了上述問(wèn)題。

2、在CPU IP 方面，據(jù)平頭哥半導(dǎo)體劉云飛介紹，平頭哥作為AIoT時(shí)代芯片基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供者，目前擁有多款大規(guī)模量產(chǎn)的商業(yè)化CPU IP。

具體，玄鐵CPU系列包括傳統(tǒng)Ali-ISA 傳統(tǒng)RISC產(chǎn)品系列和Ali-ISA RISC-V產(chǎn)品系列，涵蓋低功耗產(chǎn)品和超高性能產(chǎn)品。當(dāng)然，其中包括最新發(fā)布的玄鐵910。

面對(duì)IoT、5G、AI、MCU不同領(lǐng)域的不同特色，據(jù)劉云飛介紹，平頭哥產(chǎn)品線具備“E，R，I，S，C”的特點(diǎn)，即嵌入式（Embedded）、實(shí)時(shí)（Realtime reliable）、智能（Intelligence）、安全（Security）、計(jì)算（Computing）。

另外，在阿里云方面，據(jù)阿里云智能湯博介紹，通過(guò)十年的積累，目前已覆蓋200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，擁有43.2%的市場(chǎng)份額，242個(gè)行業(yè)解決方案，擁有超百萬(wàn)的客戶。當(dāng)然，在AIoT方面，阿里云擁有的服務(wù)幾乎涵蓋了所有領(lǐng)域。

湯博表示，目前半導(dǎo)體企業(yè)設(shè)計(jì)仿真面臨著算力暴漲與IT矛盾加劇、產(chǎn)品上市時(shí)間的壓力以及IT成本居高不下的挑戰(zhàn)。阿里云則提供EDA環(huán)境的云上計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全服務(wù)，從終端操作系統(tǒng)AliOS、IoT、云上服務(wù)，打通云、管、端。

在達(dá)摩院方面，擁有五大實(shí)驗(yàn)室加持基礎(chǔ)理論研究，機(jī)器智能、數(shù)據(jù)計(jì)算、機(jī)器人、金融科技、X實(shí)驗(yàn)室量子計(jì)算太章和NPU自研芯片的產(chǎn)品化。

總結(jié)

根據(jù)中關(guān)村官方消息中關(guān)村芯園（北京）有限公司副總經(jīng)理蘭文麗指出，中關(guān)村芯園以降低芯片設(shè)計(jì)企業(yè)研發(fā)成本為切入點(diǎn)，圍繞EDA開(kāi)發(fā)環(huán)境、IP授權(quán)、設(shè)計(jì)定制、芯片制造代工、封測(cè)服務(wù)等需求，為芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供一站式解決方案。

相信國(guó)內(nèi)IP在“中小企業(yè)普惠計(jì)劃”下將得以發(fā)展，而上文所述的種種困境也將跟隨生態(tài)建設(shè)隨之而消。