半導(dǎo)體行業(yè)在一個復(fù)雜且快速發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)中運作，并由持續(xù)創(chuàng)新驅(qū)動。該生態(tài)系統(tǒng)的核心是半導(dǎo)體價值鏈，它包含幾個關(guān)鍵階段：芯片設(shè)計、晶圓制造、最終組裝和原材料采購。每個階段對于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)和功能都至關(guān)重要。

IP 提供商在這一框架中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是在芯片設(shè)計階段，該階段是整個價值鏈的基礎(chǔ)。他們提供專業(yè)的尖端技術(shù)，以增強創(chuàng)新、促進無縫集成、確保合規(guī)性并加快產(chǎn)品上市時間。通過對芯片設(shè)計階段產(chǎn)生重大影響，IP 提供商極大地提高了價值鏈后續(xù)階段的質(zhì)量和效率。

本文探討了 IP 提供商在芯片設(shè)計中的關(guān)鍵作用，重點介紹了他們的貢獻如何推動行業(yè)進步。本文還探討了關(guān)鍵的市場挑戰(zhàn)和趨勢，并分析了該行業(yè)的不同商業(yè)模式。

IP 提供商憑借其專業(yè)知識和先進技術(shù)，提升半導(dǎo)體產(chǎn)能并開發(fā)創(chuàng)新解決方案，幫助企業(yè)發(fā)掘新機遇并推動技術(shù)進步：

1. 提供預(yù)先設(shè)計并經(jīng)過驗證的組件：IP 提供商提供預(yù)先設(shè)計、測試、驗證且可立即認(rèn)證的 IP 模塊，從而減少企業(yè)從零開始開發(fā)這些組件的需求。這加快了產(chǎn)品上市時間并提高了可靠性。

2. 支持定制和集成：提供商提供可定制的 IP 模塊，可根據(jù)特定應(yīng)用需求進行定制，確保在各種芯片設(shè)計中實現(xiàn)無縫集成和優(yōu)化。

3. 提供專用功能：他們提供先進的尖端技術(shù)組件和專用功能，這些功能對于滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求至關(guān)重要，例如高速接口、安全功能和低功耗處理單元。

4. 加快設(shè)計周期：即用型 IP 模塊可縮短設(shè)計和開發(fā)時間，從而能夠更快地適應(yīng)市場變化和創(chuàng)新。

5. 降低成本：授權(quán) IP 模塊比內(nèi)部開發(fā)更具成本效益，既能降低研發(fā)費用，又能改善預(yù)算管理，同時還能獲得最新的技術(shù)進步。

6.提供持續(xù)的更新和升級：IP 提供商還為 SoC 供應(yīng)商提供授權(quán) IP 模塊的更新和升級支持，確保持續(xù)的性能改進和技術(shù)相關(guān)性，并保持安全性和/或安全級別。

IP 在半導(dǎo)體開發(fā)中的作用和挑戰(zhàn)

設(shè)計與開發(fā)

在半導(dǎo)體行業(yè)中，IP 模塊（也稱為 IP 核）通常是預(yù)先設(shè)計的電路或邏輯模塊，并已獲得授權(quán)和實施，以加速產(chǎn)品開發(fā)流程。這些 IP 模塊涵蓋從簡單功能到復(fù)雜子系統(tǒng)的各種功能。以下是業(yè)內(nèi)銷售的一些典型 IP 模塊類型：

• 處理器內(nèi)核，包括 CPU、DSP、GPU 和 NPU
• 存儲器 IP，包括 SRAM、DRAM、ROM 和閃存
• 接口 IP（控制器和 PHY），包括 PCIe、USB、以太網(wǎng)、MIPI 和 HDMI
• 模擬/混合信號 IP，包括 ADC/DAC、PLL、DLL 和電源管理
• 連接 IP，包括藍牙、WiFi 和 SerDes
• 安全 IP，包括加密引擎和信任根
• 標(biāo)準(zhǔn)單元庫，包括基本邏輯門、觸發(fā)器和其他基本構(gòu)建模塊
• 物理 IP，包括 I/O 單元、標(biāo)準(zhǔn)單元、存儲器編譯器和模擬/射頻單元
• EFPGA IP

雖然大多數(shù) IP 模塊都是標(biāo)準(zhǔn)化的，但可定制 IP 正日益成為一種趨勢。這種 IP 模塊允許根據(jù)特定的安全性、性能、功耗和面積要求進行調(diào)整，從而帶來顯著優(yōu)勢。可定制 IP 可以增強集成度，并通過針對特定用例定制解決方案來提升競爭優(yōu)勢。然而，必須認(rèn)識到定制成本高昂，應(yīng)根據(jù)部署規(guī)模進行調(diào)整。處理器內(nèi)核（尤其是 NPU）、內(nèi)存和安全 IP 是最常提供定制選項的模塊。盡管如此，仍需仔細(xì)權(quán)衡利弊，以平衡收益與所需投資。無論是標(biāo)準(zhǔn) IP 還是定制 IP，IP 模塊都能為芯片設(shè)計人員帶來諸多優(yōu)勢，包括更快的開發(fā)周期、更高的成本效益和更強大的產(chǎn)品性能。更具體地說，使用 IP 可以為芯片架構(gòu)師帶來以下優(yōu)勢：

• 縮短上市時間 (TTM)：芯片架構(gòu)師可以獲得預(yù)先驗證的 IP，無需內(nèi)部開發(fā)功能/模塊，從而縮短開發(fā)時間。
• 更低的成本：從外部采購 IP 通常比內(nèi)部開發(fā)更便宜，更不用說機會成本了。
• 更低的風(fēng)險：第三方 IP 通常經(jīng)過預(yù)先驗證和驗證，而內(nèi)部開發(fā)的 IP 可能無法達到同樣的可靠性水平。
• 更高的靈活性：IP 模塊通常允許架構(gòu)師輕松混合和匹配組件，以創(chuàng)建滿足特定需求的定制解決方案。
• 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性和互操作性：IP 的設(shè)計通常符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保互操作性并減少集成問題。
• 降低復(fù)雜性：IP 模塊允許架構(gòu)師專注于更高層次的設(shè)計決策，而不是低層次的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。
• 更高的可擴展性和可重用性：許多 IP 模塊可以在多個項目、產(chǎn)品線甚至工藝節(jié)點（就軟 IP 而言）之間重復(fù)使用，從而為整個公司的產(chǎn)品組合提供可擴展性和一致性。
• 更加專注于核心競爭力：芯片架構(gòu)師可以專注于產(chǎn)品的核心功能、專業(yè)知識和創(chuàng)新，而無需在非核心技術(shù)上投入工程時間和精力。

作為許可的一部分，IP 提供商通常提供以下增值服務(wù)：

• 技術(shù)支持和咨詢，包括集成和設(shè)計支持、調(diào)試和調(diào)優(yōu)。
• 驗證和確認(rèn)，包括在客戶環(huán)境中的驗證、協(xié)同仿真、測試平臺和仿真模型。
• 培訓(xùn)和文檔，包括證明合規(guī)性以及芯片中實現(xiàn)的功能的附加值的信息。
• 合規(guī)和認(rèn)證協(xié)助，包括協(xié)助達到特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或獲得認(rèn)證。
• 維護和更新，包括核心 IP 更新、軟件升級和支持。
• 除了概述的寶貴服務(wù)外，IP 許可通常還包括有效實施和利用所必需的可交付成果。
• IP 核（RTL、網(wǎng)表）
• 文檔，包括用戶手冊、集成指南、使用指南、數(shù)據(jù)表、應(yīng)用筆記、發(fā)布說明、勘誤表
• 驗證環(huán)境，包括測試平臺、仿真模型和其他腳本
• 參考設(shè)計，包括樣片和評估平臺
• 軟件驅(qū)動程序和 API，包括設(shè)備驅(qū)動程序和文檔
• 設(shè)計約束和腳本，包括時序約束、綜合和布局布線腳本
• 支持 SoC 或設(shè)備認(rèn)證的文檔

制造為了最大限度地提高性能和效率，IP 模塊必須能夠與廣泛使用的制造技術(shù)節(jié)點輕松集成。IP 通常有兩種形式：“硬 IP”和“軟 IP”。硬 IP 經(jīng)過預(yù)先設(shè)計和驗證，以固定的、布局專用的格式（例如 GDSII 文件）交付，并針對特定代工廠和工藝節(jié)點（例如臺積電 7nm、三星 4nm、格羅方德 12nm）進行了優(yōu)化。此類 IP，包括 PLL、SerDes 和 PCIe 控制器等組件，已針對特定技術(shù)進行了全面實現(xiàn)和特性描述，通常由晶圓代工廠聯(lián)合推廣，并因其久經(jīng)考驗的性能和可靠性而被列入其認(rèn)可供應(yīng)商名單 (AVL)。另一方面，軟 IP 具有關(guān)鍵優(yōu)勢，例如跨各種技術(shù)和架構(gòu)的靈活性和適應(yīng)性。但是，IP 提供商必須確保其在多個技術(shù)節(jié)點以及轉(zhuǎn)換為物理布局時的驗證過程中的相關(guān)性。這確保了 IP 能夠輕松集成到各種制造環(huán)境和設(shè)計流程中，從而在不同平臺上實現(xiàn)其價值最大化。通過利用硬 IP 和軟 IP，供應(yīng)商能夠幫助芯片設(shè)計人員實現(xiàn)最佳解決方案、靈活性和速度，從而在快速發(fā)展的半導(dǎo)體領(lǐng)域提供巨大的價值和競爭優(yōu)勢。

測試與驗證

一、流片前測試

測試與驗證是半導(dǎo)體價值鏈中至關(guān)重要的階段，它們確保半導(dǎo)體產(chǎn)品在上市前的功能、性能和可靠性。IP 提供商參與這些階段會帶來各種挑戰(zhàn)，必須謹(jǐn)慎應(yīng)對，才能交付高質(zhì)量、可立即投入市場的產(chǎn)品

1、集成測試

測試與驗證階段的主要任務(wù)之一是 IP 模塊的集成測試。當(dāng) IP 模塊（例如處理器內(nèi)核、接口或?qū)Ｓ霉δ埽┘傻狡舷到y(tǒng)或其他半導(dǎo)體器件中時，必須對其進行嚴(yán)格的測試，以確保它們能夠無縫協(xié)作。此過程包括驗證兼容性、數(shù)據(jù)和信號完整性，并確保 IP 在不同操作場景下的性能達到預(yù)期。由于這些 IP 模塊通常來自不同的提供商，因此需要進行全面的集成測試，以便在開發(fā)過程的早期識別和解決潛在的沖突。IP 提供商通常使用標(biāo)準(zhǔn)化和簡化的接口來促進集成和測試，從而使 SoC 供應(yīng)商能夠更輕松地將其 IP 集成到復(fù)雜的系統(tǒng)中。然而，盡管注重標(biāo)準(zhǔn)化，嚴(yán)格的端到端測試對于覆蓋SoC供應(yīng)商確定的特定用例也至關(guān)重要。這種方法可確保集成的IP符合通用合規(guī)性，并在SoC設(shè)計的特定操作環(huán)境中實現(xiàn)最佳性能。為了避免在此階段出現(xiàn)意外問題，應(yīng)在SoC和IP設(shè)計階段的早期就建立并達成接口協(xié)議。這些協(xié)議應(yīng)明確定義IP供應(yīng)商和SoC供應(yīng)商之間的范圍、職責(zé)和界限。盡早協(xié)調(diào)這些方面有助于降低兼容性問題的風(fēng)險，避免后期出現(xiàn)不愉快的意外，并確保更順暢的集成和測試流程。

2、功能測試

功能測試是測試和驗證階段的另一個關(guān)鍵組成部分。這涉及確保集成的IP模塊在整個系統(tǒng)環(huán)境中正確執(zhí)行其指定功能：形式化方法、基于仿真的技術(shù)以及用于檢測任何異常行為或意外交互的仿真。隨著 SoC 變得越來越復(fù)雜，并包含來自不同來源的眾多 IP 塊，徹底的功能驗證變得至關(guān)重要，以防止產(chǎn)品部署后可能出現(xiàn)的代價高昂的錯誤。為了支持功能驗證，IP 提供商提供框架和工具，幫助驗證集成 IP 模塊的功能和性能。這些工具有助于仿真和建模，使半導(dǎo)體公司能夠測試各種設(shè)計場景，并在設(shè)計周期的早期發(fā)現(xiàn)潛在問題。此外，IP 供應(yīng)商還提供預(yù)先驗證的仿真模型，以協(xié)助設(shè)計驗證。這些模型為測試提供了可靠的基準(zhǔn)，從而能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測 IP 在最終產(chǎn)品中的表現(xiàn)。測試和驗證階段還涉及廣泛的合規(guī)性和標(biāo)準(zhǔn)測試。半導(dǎo)體產(chǎn)品通常必須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，例如 PCIe、USB 或 DDR，以及/或適用于其目標(biāo)垂直行業(yè)的特定質(zhì)量、安全性和保障標(biāo)準(zhǔn)。這包括質(zhì)量方面，例如遵守既定的開發(fā)流程、風(fēng)險管理和監(jiān)控需求應(yīng)用，以及功能方面的考慮，例如測試覆蓋率、性能指標(biāo)和其他確保系統(tǒng)內(nèi)正確互操作性的標(biāo)準(zhǔn)。IP 提供商開發(fā)的 IP 符合各種標(biāo)準(zhǔn)，但半導(dǎo)體公司必須在整個集成系統(tǒng)中對這些 IP 進行嚴(yán)格的測試。此類測試的一個關(guān)鍵部分是極端情況測試 (corner case test)，它檢查 IP 模塊在極端或異常條件下的性能。這包括檢查功耗、溫度穩(wěn)定性和整體性能。對于需要高可靠性的應(yīng)用（例如汽車、醫(yī)療或工業(yè)領(lǐng)域），極端情況測試尤其重要，有助于防止故障。

二、流片后測試

流片后驗證是芯片制造完成后至關(guān)重要的一步。與依賴仿真的早期階段不同，流片后驗證會測試實際硬件，以確保其符合預(yù)期的設(shè)計規(guī)范并在實際條件下正常運行。此階段可以發(fā)現(xiàn)在仿真和驗證過程中難以發(fā)現(xiàn)的問題，例如制造缺陷或集成 IP 模塊之間的意外交互。發(fā)現(xiàn)此類問題后，半導(dǎo)體公司必須與 IP 提供商密切合作，以調(diào)試和解決這些問題，這可能涉及修改 IP 或其集成以實現(xiàn)預(yù)期行為。鑒于半導(dǎo)體行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全的日益關(guān)注，安全和漏洞測試在測試和驗證過程中變得越來越重要。IP 提供商必須確保其 IP 安全可靠，能夠抵御可能被惡意攻擊者利用的潛在漏洞。半導(dǎo)體公司通常依靠經(jīng)認(rèn)可的實體在 IP 提供商的支持下對其芯片進行評估。半導(dǎo)體公司通常采用自動化工具和持續(xù)集成框架來管理測試多個 IP 模塊和系統(tǒng)的復(fù)雜性。這些工具有助于更高效地運行廣泛的測試套件，管理回歸測試，并確保 IP 的更新或更改不會在系統(tǒng)中引入新的錯誤。自動化顯著縮短了測試所需的時間，同時保持了高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和可靠性。測試和驗證階段還能為 IP 提供商提供寶貴的反饋。測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題可以為 IP 設(shè)計的迭代改進提供參考，從而提高未來 IP 產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)健性。這種反饋循環(huán)對于在不斷變化的市場環(huán)境中保持 IP 的競爭力和可靠性至關(guān)重要。使用第三方 IP 的芯片組測試和驗證流程帶來了諸多挑戰(zhàn)。集成來自多個供應(yīng)商的 IP 需要協(xié)調(diào)測試方法并確保兼容性。包括流片后驗證在內(nèi)的全面測試既耗時又昂貴。半導(dǎo)體公司必須在加快產(chǎn)品上市速度和保持高質(zhì)量之間取得平衡。不斷發(fā)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求對 IP 進行持續(xù)的重新驗證，而安全性和法規(guī)遵從性則增加了復(fù)雜性，需要進一步關(guān)注。有效應(yīng)對這些挑戰(zhàn)依賴于 IP 提供商和 SoC 供應(yīng)商之間清晰的溝通和明確的協(xié)議。在設(shè)計階段早期建立清晰的接口協(xié)議可以簡化流程、明確職責(zé)并避免代價高昂的延誤，從而實現(xiàn)更高效的開發(fā)周期和更高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

商業(yè)模式

一、半導(dǎo)體行業(yè)不斷發(fā)展的 IP 商業(yè)模式

半導(dǎo)體行業(yè)的商業(yè)模式不斷發(fā)展，尤其是在 IP 領(lǐng)域。IP 的開發(fā)、授權(quán)和定制在推動創(chuàng)新和確保行業(yè)內(nèi)企業(yè)競爭力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該行業(yè)的先驅(qū)者對 IP 商業(yè)模式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。然而，新的參與者也正在產(chǎn)生重大影響。

（1）以 CPU 為中心的 IP 商業(yè)模式：從 20 世紀(jì) 90 年代至今，CPU IP 授權(quán)一直主導(dǎo)著整個行業(yè)，凸顯了 CPU 在系統(tǒng)架構(gòu)中的關(guān)鍵作用。一些公司逐漸成為行業(yè)中的重要參與者。他們通過戰(zhàn)略創(chuàng)新和以 CPU IP 為中心的有效商業(yè)模式保持了自身地位。他們的收入模式基于授權(quán)費和專利費的組合。這些專利費是在每次銷售包含其 IP 的產(chǎn)品時產(chǎn)生的，從而在授權(quán)方和被授權(quán)方之間建立了一種共生關(guān)系，并推動了共同增長。該模式使被授權(quán)方能夠獲得先進的計算技術(shù)，從而將尖端的CPU IP集成到其設(shè)計中。這種方法為授權(quán)方創(chuàng)造了收入，并培育了一個基于IP的龐大產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，進一步鞏固了市場主導(dǎo)地位。

（2）以產(chǎn)品組合為中心的商業(yè)模式：其他公司采用基于廣泛IP組合的模式，包括處理器、接口IP和安全IP，以滿足半導(dǎo)體市場的各個細(xì)分市場的需求。授權(quán)方的收入來源是多方面的，將授權(quán)費與專利費收入相結(jié)合。這種方法使授權(quán)方能夠向廣泛的客戶提供IP解決方案，從大型半導(dǎo)體公司到小型設(shè)計公司。這種多功能性是成功的關(guān)鍵，因為它使授權(quán)方能夠在不同的細(xì)分市場中獲取價值，并調(diào)整其產(chǎn)品以滿足每個客戶的特定需求。

二、IP定制的重要性日益提升

在當(dāng)今競爭激烈的半導(dǎo)體市場中，IP定制的需求正在迅速增長。隨著企業(yè)力求實現(xiàn)產(chǎn)品差異化，他們尋求能夠緊密貼合其特定產(chǎn)品需求的定制IP解決方案。這一趨勢反映了企業(yè)從使用標(biāo)準(zhǔn)IP模塊的傳統(tǒng)方法向更具定制化的策略的轉(zhuǎn)變，即定制IP以滿足獨特的性能、功耗和面積（PPA）目標(biāo)。定制IP的戰(zhàn)略價值。定制IP使企業(yè)能夠提升其產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格，從而在市場上創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。例如，在SoC設(shè)計中，所用IP的獨特性會顯著影響最終產(chǎn)品的整體性能和吸引力。投資定制IP的企業(yè)可以實現(xiàn)更高的功耗效率、更快的處理速度或其他使其產(chǎn)品在競爭中脫穎而出的理想特性。然而，開發(fā)定制IP并非沒有挑戰(zhàn)。它需要大量的時間、人力和物力投入。定制IP開發(fā)的成本遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)IP，而且該過程涉及更大的技術(shù)風(fēng)險。因此，企業(yè)在決定采用定制IP時，必須仔細(xì)考慮潛在的投資回報。定制IP的商業(yè)案例：定制IP的商業(yè)案例因供應(yīng)商的具體需求和目標(biāo)而異。對于某些公司而言，在競爭激烈的市場中提供獨特的產(chǎn)品的能力，足以證明定制IP開發(fā)相關(guān)的更高成本和風(fēng)險是合理的。在這種情況下，定制IP是取得市場領(lǐng)導(dǎo)地位并推動長期盈利的關(guān)鍵因素。例如，一家為汽車行業(yè)設(shè)計高性能處理器的公司。該公司可能需要開發(fā)具有增強容錯能力或更高能效的定制IP，以滿足汽車應(yīng)用嚴(yán)格的安全性和可靠性要求。通過投資定制IP，該公司可以打造滿足汽車客戶特定需求的產(chǎn)品，從而在這個專業(yè)市場中獲得競爭優(yōu)勢。

三、其他關(guān)鍵 IP 領(lǐng)域

圖形：隨著數(shù)字顯示器取代所有其他形式的通信，圖形處理器單元在行業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。GPU 對于現(xiàn)代視覺計算至關(guān)重要，可提供加速的性能和效率。GPU 已通過從游戲到人工智能和區(qū)塊鏈等廣泛的應(yīng)用展示了其多功能性。嵌入式非易失性存儲器：存儲器技術(shù)和產(chǎn)品在 SoC 設(shè)計中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。所有 SoC 的設(shè)計都圍繞數(shù)據(jù)的處理和存儲。關(guān)鍵技術(shù)包括一次性編程存儲器 (OTP)、多次可編程存儲器 (MTP)、閃存以及 RRAM（電阻式 RAM）和 MRAM（磁阻式 RAM）等先進存儲器技術(shù)。連接 IP：SoC 及其構(gòu)建模塊需要高速連接。由于數(shù)據(jù)需要從存儲器移動到處理器，因此存儲器訪問是一個關(guān)鍵問題。實現(xiàn) SoC 內(nèi)部以及 SoC 之間連接的技術(shù)已成為成功設(shè)計的基礎(chǔ)。安全 IP：安全是所有數(shù)字技術(shù)的基本要求。安全模型的開發(fā)需要仔細(xì)分析攻擊，然后根據(jù)待保護數(shù)據(jù)的價值評估相應(yīng)的應(yīng)對措施。鑒于攻擊者的創(chuàng)造力，安全 IP 是一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域。它是為各種市場創(chuàng)建解決方案并將 IP 授權(quán)給 SoC 供應(yīng)商的專家的領(lǐng)域。

市場挑戰(zhàn)

雖然具體的商業(yè)模式因 IP 供應(yīng)商和合同而異，但通常包含以下幾個方面：許可類型：并非所有 IP 許可模式都相同。許可可以采用“單實例、單用途”的結(jié)構(gòu)，允許被許可方構(gòu)建和銷售包含該 IP 的單個芯片型號。在這種情況下，設(shè)計該芯片的后續(xù)產(chǎn)品將需要額外的后續(xù)許可。因此，一些許可采用“單實例、多用途”或“多實例、多用途”的結(jié)構(gòu)，允許在多個芯片型號和多個芯片代次中使用 IP。許可可能包含對市場垂直領(lǐng)域和地域的限制，并可能包含其他客戶特定要求。

許可費用：無論許可類型如何，許可費用均由被許可方在設(shè)計開始時向許可方收取。許可費用會因 IP 的類型（例如，CPU 與藍牙控制器）、IP 的性能（例如，128 TOPS NPU 與 2 TOPS NPU）、IP 的使用年限（PCIe 6.0 與 PCIe 2.0）或其他因素而差異巨大。

NRE：如果是 IP 定制或其他一次性變更，可能會收取 NRE 費用。對于標(biāo)準(zhǔn) IP，通常不考慮 NRE。

M&S：IP 核許可始終包含為被許可人提供的維護和支持。除了工程支持外，M&S 條款通常還包括軟件更新、錯誤修復(fù)和性能增強。M&S 條款是合同的一部分，通常基于時間（X 個月或 X 年）、基于工作量（X 小時）或兩者兼而有之。

版權(quán)費：IP 提供商的商業(yè)模式始終將生產(chǎn)版權(quán)費作為標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些特許權(quán)使用費的計算方式因供應(yīng)商、客戶或合同而異。特許權(quán)使用費可以是按每臺出貨設(shè)備或系統(tǒng)收取的固定金額，也可以是設(shè)備或系統(tǒng)平均售價 (ASP) 的一定百分比。有時，也可以協(xié)商特許權(quán)使用費“買斷”，即許可方在產(chǎn)品投入生產(chǎn)后支付一筆固定金額，以支付所有未來的特許權(quán)使用費。與任何商業(yè)交易一樣，每份合同的具體內(nèi)容往往各不相同，并在采購過程中進行協(xié)商。然而，對于知識產(chǎn)權(quán)提供商來說，有一項不容協(xié)商的條款是知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)和保護問題。以 RTL 或 GDS 代碼形式授權(quán)的半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)，比其他技術(shù)更容易被不誠實的第三方“挪用”和重復(fù)使用。知識產(chǎn)權(quán)合同中總會包含明確規(guī)定知識產(chǎn)權(quán)使用方式和地點的條款（在某些情況下，還包括重復(fù)使用）。

IP商業(yè)模式的案例研究與應(yīng)用

為了說明這些商業(yè)模式的實際應(yīng)用，我們來分析兩個真實案例。

案例研究1：定制存儲器IP提升功耗

一家在競爭激烈的市場中運營的IC設(shè)計公司試圖通過降低功耗來實現(xiàn)產(chǎn)品差異化。該公司的目標(biāo)是推出一款功耗顯著低于競爭對手的產(chǎn)品，從而吸引注重節(jié)能的消費者和行業(yè)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，該公司委托一家IP設(shè)計公司開發(fā)一款定制存儲器解決方案，以最大限度地降低運行功耗。盡管該項目需要大量的研發(fā)投入，但最終產(chǎn)品實現(xiàn)了令人印象深刻的功耗，從而帶來了更高的市場需求和品牌聲譽。本案例強調(diào)了投資定制IP的潛在優(yōu)勢，尤其對于那些致力于在特定技術(shù)領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位的公司而言。

案例研究2：靈活的授權(quán)許可助力初創(chuàng)企業(yè)成功

一家初創(chuàng)的IC設(shè)計公司面臨著為其首個產(chǎn)品開發(fā)項目融資的挑戰(zhàn)。由于資金有限，該公司需要找到一種方法來降低與知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)和開發(fā)相關(guān)的前期成本。這家初創(chuàng)公司與多家知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商進行了談判，探討靈活的授權(quán)安排。最終，該公司達成了一項協(xié)議，允許其在更長的期限內(nèi)分?jǐn)偸跈?quán)費和專利費。專利費的期限隨著產(chǎn)量的增加而減少，從而使該公司能夠更有效地管理現(xiàn)金流。這種靈活的方法使這家初創(chuàng)公司能夠成功地將其產(chǎn)品推向市場，這也體現(xiàn)了靈活商業(yè)模式在半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)行業(yè)中的重要性。

半導(dǎo)體價值鏈 IP 領(lǐng)域的創(chuàng)新與趨勢模塊化和可擴展 IP

Chiplet 技術(shù)正在改變半導(dǎo)體行業(yè)，并與模塊化和可擴展 IP 的發(fā)展趨勢完美契合。該技術(shù)源自 DARPA 的 CHIPS 項目，創(chuàng)造了一種 IP 復(fù)用的新方式，為系統(tǒng)設(shè)計提供了更高的靈活性和模塊化。這使得它在傳統(tǒng) SoC 解決方案不適用于小規(guī)模應(yīng)用的情況下尤為有用，從而實現(xiàn)更具適應(yīng)性、更高效的設(shè)計。Chiplet 技術(shù)從根本上解決了芯片制造中的兩大關(guān)鍵挑戰(zhàn)：

• 突破光罩限制：傳統(tǒng)的光刻技術(shù)受限于光罩尺寸，這通常會限制單步曝光的面積。Chiplet 技術(shù)通過將設(shè)計分割成更小的模塊化芯片，克服了這些限制。每個芯片可以單獨制造，從而實現(xiàn)更復(fù)雜、更精細(xì)的設(shè)計，而這些設(shè)計原本需要多次光罩曝光。這提高了制造效率并提升了良率，因為更小的芯片通常具有更高的制造成功率。
• 融合多種功能：芯片可以將來自不同工藝節(jié)點的各種芯片組或IP集成到單個封裝中。這種方法允許制造商混合搭配針對不同任務(wù)優(yōu)化的組件。例如，先進的數(shù)字芯片可以利用尖端節(jié)點（例如5納米），而模擬或混合信號芯片則可以采用更古老、更成熟的技術(shù)（例如28納米）來生產(chǎn)。這種多功能性通過充分利用每個芯片的優(yōu)勢來提升整體系統(tǒng)性能，并簡化了更新和升級。制造商無需重新設(shè)計整個芯片，只需更換或增強特定的芯片即可，從而促進快速創(chuàng)新并適應(yīng)市場需求。此外，這種模塊化設(shè)計可以降低功耗，因為可以針對特定芯片進行能效優(yōu)化，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的更佳電源管理。

Chiplet 是封裝架構(gòu)的關(guān)鍵組件，被定義為封裝各種 IP 子系統(tǒng)的物理硅片。這種封裝級集成可實現(xiàn)多種電氣功能的無縫組合，從而提升半導(dǎo)體設(shè)計的性能和多功能性。IP 提供商在這個生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要，他們設(shè)計專用芯片并建立標(biāo)準(zhǔn)化接口以促進集成。他們的定制化解決方案使制造商能夠優(yōu)化性能并縮短開發(fā)時間。此外，IP 提供商還提供測試和驗證服務(wù)，確保可靠性并簡化集成。隨著傳統(tǒng)芯片組在當(dāng)前電子設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位，趨勢正在轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ眯酒＜翌A(yù)測，在 IP 提供商可靠且經(jīng)濟高效的解決方案的推動下，這些芯片將在消費設(shè)備中變得普遍，最終以更強大的功能和更靈活的適應(yīng)性改變電子產(chǎn)品格局。

先進封裝先進封裝技術(shù)，尤其是 Chiplet 架構(gòu)，正成為半導(dǎo)體行業(yè)追求更高性能、更低功耗和更高靈活性的核心。IP 提供商通過提供關(guān)鍵解決方案，促進 Chiplet 的無縫集成和運行，在實現(xiàn)這些架構(gòu)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：

安全 IP：安全 IP 提供商通過以下方式在支持 Chiplet 技術(shù)的模塊化方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用：

• 安全接口：開發(fā)加密和身份驗證協(xié)議，以保護 Chiplet 之間的通信。
• 模塊化安全解決方案：提供可集成到單個 Chiplet 中的可定制安全 IP，在確保靈活性的同時不損害安全性。
• 確保異構(gòu)系統(tǒng)中的信任：實施信任根機制，對來自不同來源的 Chiplet 進行身份驗證和保護。
• 端到端安全：保護整個 Chiplet 生態(tài)系統(tǒng)（從制造到部署），抵御硬件攻擊和供應(yīng)鏈漏洞。

高速互連 IP：Chiplet 需要高帶寬、低延遲通信。IP 提供商提供互連 IP，例如高速 SerDes 和片上網(wǎng)絡(luò) (NoC) 架構(gòu)，以支持高效的數(shù)據(jù)傳輸并保持系統(tǒng)性能。

異構(gòu)集成接口 IP：Chiplet 設(shè)計通常結(jié)合了來自不同工藝節(jié)點和技術(shù)的 Chiplet。IP 提供商開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化接口 IP，例如 UCIe（通用芯片互連規(guī)范）和 AIB（高級接口總線），以確保不同 Chiplet 之間的兼容性和順暢集成。

內(nèi)存和存儲 IP：高效的內(nèi)存訪問在 Chiplet 架構(gòu)中至關(guān)重要。IP 提供商提供內(nèi)存控制器 IP 和 DRAM 接口 IP（例如 DDR5、HBM2），以優(yōu)化帶寬和延遲，這對于 AI、HPC 和數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用至關(guān)重要。

電源管理 IP：高密度 Chiplet 封裝需要精心的電源管理。電壓調(diào)節(jié)器和動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié) (DVFS) 控制器等 IP 解決方案有助于優(yōu)化功耗并確保可靠性。設(shè)計和驗證 IP：為了簡化芯片集集成，IP 提供商提供設(shè)計和驗證 IP，幫助半導(dǎo)體公司驗證芯片集的功能和性能，從而降低集成風(fēng)險并縮短上市時間。

EDA 工具和協(xié)同設(shè)計方法：IP 提供商與 EDA 工具供應(yīng)商合作，開發(fā)協(xié)同設(shè)計方法和工具，以優(yōu)化芯片集和封裝設(shè)計，解決功耗、散熱和信號完整性方面的挑戰(zhàn)。Chiplet 架構(gòu)面臨著互操作性、熱管理和安全性等挑戰(zhàn)，這為 IP 提供商創(chuàng)造了創(chuàng)新和提供專業(yè)解決方案的機會。通過支持開放標(biāo)準(zhǔn)、提高能效和確保安全性，IP 提供商推動了先進封裝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，從而推動了人工智能、5G 和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的創(chuàng)新。

EDA 供應(yīng)商的作用

電子設(shè)計自動化 (EDA) 工具用于設(shè)計、驗證和測試半導(dǎo)體芯片。主要的 EDA 公司已成為關(guān)鍵的 IP 提供商，在 Chiplet 技術(shù)的日益普及中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而 Chiplet 技術(shù)依賴于模塊化芯片設(shè)計。EDA 供應(yīng)商如何利用其優(yōu)勢支持 Chiplet 技術(shù)：

• 集成解決方案：EDA 供應(yīng)商作為 IP 提供商取得成功的一個關(guān)鍵因素是他們能夠提供集成解決方案。通過提供先進的設(shè)計工具和預(yù)構(gòu)建的 IP 模塊，他們促進了模塊化 Chiplet 的無縫集成。這種方法簡化了設(shè)計流程，提高了效率，并降低了基于 Chiplet 系統(tǒng)的實施復(fù)雜性。
• 一站式服務(wù)原則：EDA 公司提供從工具到 IP 的廣泛產(chǎn)品，并提供一站式服務(wù)。這簡化了采購、許可和支持流程，為半導(dǎo)體公司構(gòu)建 Chiplet 系統(tǒng)提供了便捷、經(jīng)濟高效的解決方案。
• 建立信任：EDA 供應(yīng)商是值得信賴的合作伙伴，與整個半導(dǎo)體行業(yè)建立了長期的合作關(guān)系。他們以提供高質(zhì)量設(shè)計工具而聞名，其IP產(chǎn)品也深受客戶好評，鼓勵眾多公司采用其基于Chiplet的解決方案。
• 了解客戶需求：EDA供應(yīng)商憑借其與眾多半導(dǎo)體公司合作的經(jīng)驗，深諳市場挑戰(zhàn)和需求。這種洞察力有助于他們開發(fā)符合客戶需求的工具和IP，并提供適用于模塊化Chiplet設(shè)計的解決方案。
• 驗證和確認(rèn)：由于Chiplet需要全面的測試，EDA供應(yīng)商利用先進的驗證工具來確保Chiplet的可靠性和性能，從而降低風(fēng)險并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
• 生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作：EDA供應(yīng)商與代工廠、設(shè)計公司和其他合作伙伴緊密合作，確保其IP和工具與更廣泛的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)兼容，從而促進Chiplet在各種應(yīng)用中的順利集成。

總而言之，EDA供應(yīng)商在推動Chiplet技術(shù)的模塊化和可擴展性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，他們提供值得信賴的集成解決方案，并為驗證和生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作提供強有力的支持。

專利申請和轉(zhuǎn)讓趨勢如前文所述，行業(yè)參與者在芯片和先進封裝領(lǐng)域取得了重大進展，凸顯了創(chuàng)新在半導(dǎo)體行業(yè)的重要性。2023年，半導(dǎo)體研究人員的活躍專利申請量體現(xiàn)了這種對技術(shù)的關(guān)注。了解這些專利申請的技術(shù)領(lǐng)域?qū)χR產(chǎn)權(quán)提供商尤為重要。通過分析專利活動，他們可以洞察市場趨勢和新興技術(shù)，從而定制其產(chǎn)品以滿足行業(yè)需求。這些信息有助于識別市場空白，并開發(fā)符合當(dāng)前和未來需求的創(chuàng)新解決方案。此外，了解專利趨勢使知識產(chǎn)權(quán)提供商能夠評估競爭格局并識別關(guān)鍵參與者，從而指導(dǎo)他們有效地定位其服務(wù)。此外，監(jiān)控專利申請有助于知識產(chǎn)權(quán)提供商管理與侵權(quán)相關(guān)的風(fēng)險并增強其知識產(chǎn)權(quán)組合。下圖顯示了20家領(lǐng)先的純半導(dǎo)體制造商、代工廠和OSAT供應(yīng)商每年授予的美國實用專利數(shù)量。美國專利商標(biāo)局的數(shù)據(jù)和市場研究報告顯示，2023年授予的專利總數(shù)比2022年增長了約15%，與2016年的峰值非常接近。專利活動的增加反映了企業(yè)對芯片和先進封裝等先進技術(shù)的堅定承諾，因為企業(yè)正在尋求保護其創(chuàng)新并抓住新的市場機遇。

除了領(lǐng)先的供應(yīng)商和美國專利體系之外，專利申請活動的增加也顯而易見。下圖展示了美國、日本、中國大陸、韓國和中國臺灣地區(qū)授予的屬于合作專利分類 (CPC) 代碼 H01L（“半導(dǎo)體器件……”）和 G11C（“靜態(tài)存儲……”）的專利數(shù)量數(shù)據(jù)，這些專利主要與半導(dǎo)體創(chuàng)新相關(guān)。該圖表顯示了全球?qū)＠暾埢顒拥拈L期上升趨勢，各專利局的增長率各不相同。值得注意的是，中國大陸授予的專利數(shù)量激增，反映出其在全球份額和絕對數(shù)量的顯著增長。這一轉(zhuǎn)變凸顯了半導(dǎo)體創(chuàng)新格局的演變，凸顯了中國在該領(lǐng)域日益增強的影響力，展現(xiàn)了全球半導(dǎo)體技術(shù)進步的更廣闊視角。

2023 年，專利轉(zhuǎn)讓（將專利從一個所有者轉(zhuǎn)移到另一個所有者）也較為活躍，但低于前幾年。總體而言，專利轉(zhuǎn)讓的數(shù)量每年都會有很大差異，如下圖所示。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括與企業(yè)并購相關(guān)的大規(guī)模（1,000 件以上）資產(chǎn)轉(zhuǎn)讓、大型企業(yè)之間的投資組合交易，以及半導(dǎo)體企業(yè)向?qū)＠S可公司進行的大規(guī)模資產(chǎn)剝離。

技術(shù)趨勢趨勢

1：高度定制化

半導(dǎo)體行業(yè)的經(jīng)濟模式歷來為芯片消費者提供一系列現(xiàn)成的芯片解決方案。雖然這些現(xiàn)成的方案通常有效，但它們可能無法完全滿足設(shè)備制造商的特定需求。隨著計算需求的不斷發(fā)展，尤其是人工智能的興起，芯片消費者越來越尋求高度定制的芯片架構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變導(dǎo)致芯片流片數(shù)量顯著增加，為 IP 供應(yīng)商創(chuàng)造了更大的機會，尤其是那些能夠輕松定制解決方案以滿足特定用例的供應(yīng)商。

趨勢 2：確保半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的彈性半導(dǎo)體是數(shù)字化的大腦，也是全球貿(mào)易量最大的商品之一。半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的任何中斷都可能對全球經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響。第一個大趨勢是增強對半導(dǎo)體供應(yīng)鏈波動的彈性，并確保端到端的透明度，以更好地預(yù)測并管理需求。供應(yīng)鏈脆弱性和生產(chǎn)周期不兼容造成的問題已使半導(dǎo)體公司客戶損失了數(shù)十億美元的銷售額和利潤。

趨勢 3：利用可持續(xù)發(fā)展的變革力量

可持續(xù)發(fā)展日益受到重視。半導(dǎo)體公司紛紛制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)。各公司紛紛推出旨在生產(chǎn)可持續(xù)產(chǎn)品的計劃，以實現(xiàn)低功耗或減少客戶的碳足跡。

趨勢 4 ：生成式人工智能的興起

生成式人工智能是一項顛覆性創(chuàng)新。從簡單的任務(wù)自動化到代碼編寫再到藥物研發(fā)，它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。半導(dǎo)體行業(yè)處于生成式人工智能的前沿。憑借其可能影響眾多不同行業(yè)的技術(shù)，半導(dǎo)體行業(yè)在生成式人工智能的推廣中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

趨勢5：利用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)快速擴展

數(shù)字孿生技術(shù)能夠模擬整個晶圓廠、制造流程以及各種用例和模型，從而提高效率和生產(chǎn)力，在半導(dǎo)體行業(yè)展現(xiàn)出巨大的潛力。各大企業(yè)正在尋求變革制造流程的多個方面。數(shù)字孿生，或稱數(shù)字全域，與生成式人工智能相結(jié)合，為模型提供了數(shù)百萬種變體，并通過強化學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了模型的快速迭代，最終實現(xiàn)了最佳性能輸出。如果實施得當(dāng)，它可以快速、大規(guī)模地提升產(chǎn)品產(chǎn)量。

趨勢 6 ：滿足原始設(shè)備制造商（OEM）日益增長的需求，尤其是在汽車領(lǐng)域

汽車行業(yè)是推動半導(dǎo)體行業(yè)諸多變革的巨大驅(qū)動力。由于汽車市場的規(guī)模龐大，任何半制造商都難以抵御其帶來的沖擊。然而，汽車制造商永遠(yuǎn)不會忘記新冠疫情時期的芯片短缺及其對其業(yè)務(wù)造成的巨大損害。汽車原始設(shè)備制造商正在制定戰(zhàn)略和計劃，以確保此類短缺不再發(fā)生。他們的行動將對其市場的價值鏈和供應(yīng)鏈產(chǎn)生持久影響。

趨勢 7 ：應(yīng)對地緣政治緊張局勢

地緣政治緊張局勢是各方共同關(guān)注的問題，而非一種趨勢。然而，由于 60% 至 70% 的芯片是在臺灣或韓國制造的，因此它將極大地影響半導(dǎo)體公司的運作方式。各國不同的做法加劇了這些擔(dān)憂。例如，美國已從外包生產(chǎn)轉(zhuǎn)向鼓勵芯片生產(chǎn)商將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到美國國內(nèi)。總體而言，美國《芯片法案》和歐洲《芯片法案》將使更多生產(chǎn)“在岸化”，并推動生產(chǎn)地域多元化。

半導(dǎo)體價值鏈中 IP 提供商的總結(jié)和未來展望

半導(dǎo)體價值鏈正在快速發(fā)展，IP 提供商在推動創(chuàng)新、推動先進技術(shù)和新趨勢方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本文重點介紹了 IP 提供商為半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)帶來的關(guān)鍵要素、挑戰(zhàn)和附加值。他們的技術(shù)進步與其滿足新標(biāo)準(zhǔn)的能力密切相關(guān)，這兩者共同增強了他們在整個價值鏈中的貢獻。過去 IP 提供商的驅(qū)動因素在今天仍然重要，但也需要考慮更多因素。隨著行業(yè)的發(fā)展，采用模塊化和可擴展的 IP、先進的封裝技術(shù)以及與認(rèn)證機構(gòu)和聯(lián)盟的合作將至關(guān)重要。IP 提供商必須不斷改進其技術(shù)，同時與新興標(biāo)準(zhǔn)保持一致。戰(zhàn)略性的 IP 管理、對新趨勢的適應(yīng)能力以及在半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中建立牢固的合作伙伴關(guān)系至關(guān)重要。通過將尖端技術(shù)與合規(guī)性相結(jié)合，IP 提供商可以釋放新的機遇并推動半導(dǎo)體行業(yè)的增長。人工智能和量子計算等新興技術(shù)正在將新的參與者引入IP提供商領(lǐng)域，創(chuàng)造巨大的商業(yè)機會和創(chuàng)新解決方案。這些進步加速了技術(shù)的采用并實現(xiàn)了效益最大化，凸顯了IP提供商將尖端技術(shù)與合規(guī)性相結(jié)合的必要性。通過擁抱這些發(fā)展，IP提供商可以釋放新的機遇，推動半導(dǎo)體行業(yè)的增長。*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。