“每1美元的IP支出能够带动和支撑100倍价值的芯片市场。”这是时下描述IP对半导体产业链重要性的经典论断。

从集成电路产业链构成来看，IP属于底层技术，是芯片厂商快速、高效设计芯片的重要工具之一。随着超大规模芯片设计的复杂度不断提升，IP及其复用技术将成为产业发展的关键要素，这一趋势在不断增长的IP市场规模上已经得到印证。根据IPnest数据，2021年全球半导体IP市场规模达到54.5亿美金，年增长率为19.4%；预计2026年市场规模将达到110亿美金，年复合增长率超过15%。中国市场方面，近年来，我国集成电路产业蓬勃发展，带动了IP需求快速增长，尤其是自主可控的优质国产IP。

历史机遇之下，国产IP厂商牛芯半导体（深圳）有限公司（以下简称“牛芯半导体”）核心团队专注IP技术研发，相继推出了多项核心IP产品，并迅速成长为业内的一匹黑马。

接口IP是一个怎样的赛道？牛芯半导体的产品有哪些？它的竞争优势在哪里？在国际巨头林立的IP市场，牛芯半导体如何才能脱颖而出？它是如何铸就“护城河”的？在对牛芯半导体副总经理赵喆的深入采访中，问题的答案都逐渐清晰。

热闹的接口IP赛道

IP核，即知识产权核或知识产权模块，是经过反复验证过的、可以重复使用的集成电路设计宏模块，主要应用于专用集成电路（ASIC）或者可编辑逻辑器件（FPGA）。半导体IP授权属于半导体设计的上游，IP授权的出现源自半导体行业的“Fabless+Foundry”的垂直分工模式，设计公司无需对芯片每个细节进行设计，而是通过购买成熟可靠的IP方案，实现某个特定功能。

根据摩尔定律，高性能芯片设计难度将不断在加大，且IP核技术壁垒较高，想独立完成所有芯片IP设计需要大量的研发资源和成本。对应之下使用经过验证的IP核可以有效降低设计风险和成本。通常设计者完成IC（integratedcircuit，集成电路）设计的周期一般只有3个月，但IC的复杂度以每年55%的速率递增，设计能力每年仅提高21%。因此，知识产权（IP）的再使用能缩短产品上市时间。

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”！

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。

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。

三大核心业务重磅出击

赵喆向爱集微介绍，牛芯半导体的核心业务主要有三类：SerDes IP，可以支持PCIe、RapidIO、SATA/SAS、JESD204、LVDS、USB、Ethernet、MIPI等单协议或多协议Combo，工艺覆盖180nm-7nm；DDR IP，支持DDR3/4/5以及LPDDR2/3/4/4X/5，提供MAC+PHY全套解决方案；同时，牛芯半导体还可以基于接口IP技术，承接相关芯片定制化服务。

对于定制化服务，赵喆做了进一步说明：牛芯半导体为客户提供定制开发，并不是IP产品本身的定制化程度很高，而是在研发一款IP产品前，团队会充分了解和吸收国产芯片设计厂家的诉求，将定制化功能融合到产品中，进而打造出与国产芯片厂家匹配度更高的IP产品。

除了现有产品外，牛芯半导体也在积极布局更先进制程和更高速率的IP产品。目前，公司已完成28Gbps以下SerDes产品验证，并在此基础上快速开展32Gbps PCIE5.0的研发工作；同时，公司将启动56G/112G SerDes研发；DDR产品方面，公司已经完成DDR4和LPDDR4的产品布局，目前正在推进DDR5和LPDDR5的开发。

那么，从整个IP市场角度看，牛芯半导体在业内处于怎样的水平呢？赵喆表示，“在SerDes IP 方面，公司主打的PCIE系列产品、JESD204B/C、FPGA combo SerDes IP，已在多家客户产品中得到了成功应用，为芯片国产化提供了强力支持；DDR IP的PPA在业内已处于比较领先的地位，并获得了诸多客户的应用和认可。”

据了解，目前牛芯半导体在主流先进工艺布局的SerDes、DDR等中高端接口IP，已广泛应用于5G通信、AI运算、智慧终端、网络交换、基站芯片、云计算、服务器、存储等领域，累计服务客户超过一百家。

以技术实力构筑市场壁垒

三大核心业务、服务客户百余家、多项IP产品行业领先……牛芯半导体多点开花，交出的成绩单可谓耀眼。

如此佳绩，牛芯半导体是如何做到的呢？赵喆表示，最重要的因素是行业大环境：“其实早几年前，国产IP非常不好做，也不太受重视。近年来，在地缘政治、缺芯潮等多重因素影响下，越来越多的人开始意识到——半导体行业的国产化是大势所趋。而作为芯片的核心环节之一，IP的自主可控更是刻不容缓。”

“应该说牛芯半导体的成立赶上了国产半导体行业发展的好时代，很多厂商开始愿意选择国产IP，并基于国产工艺来做一些真正自主可控的国产芯片，这与牛芯半导体‘以满足中高端核心IP国产化需求为己任’的初衷也是相符的。”

牛芯半导体快速发展的背后，固然有“时势造英雄”的因素，但“英雄”也必须具备过硬的实力：

一方面，牛芯半导体始终秉持着“以客户为中心”的服务理念，致力于为客户提供定制化的IP解决方案。“牛芯半导体能够为高速ADC/DAC芯片厂商提供JESD204B/204C接口IP定制化解决方案，支持定制开发配套的DDC/DUC/FIR等数字模块；基于自主研发的PCIE PHY IP产品，配合客户需求，提供兼容PCIE/SATA/SAS协议的定制化IP；凭借多年SerDes技术积累，为客户提供48通道系统时钟传输方案及信号完整性分析，帮助客户设计实现功耗更低、延迟更小、性能更优的芯片产品，显著提升市场竞争力。”

另一方面，牛芯半导体长期专注于SerDes和DDR相关技术，具备自主知识产权，可提供多工艺平台的SerDes+DDR组合方案——牛芯半导体是目前市场上少有的接口IP组合方案供应商。在火爆的Chiplet（小芯片）领域，牛芯半导体基于SerDes和DDR技术积累，承接各类Chiplet定制化设计，以满足客户成本控制、设计复用、良率提升等需求；此外，团队也在积极参与小芯片Chiplet标准制定。

专注技术创新 在国际巨头中突围

“虽然牛芯半导体在国内接口IP领域取得了诸多阶段性成果，但与国际巨头相比还是有相当大的差距。”当谈及与国际巨头的差距时，赵喆如此坦言。

根据IPnest对全球十大IP供应商的排名，排名第一的ARM占据了40.4%的市场份额，排名第二和第三的分别是Synopsys和Cadence，市场份额分别为19.7%和5.8%。这也反应了全球半导体IP市场由国际巨头高度垄断的现状。

赵喆提到：“尤其在IP细分领域上，国际巨头都享有绝对领先的市场份额，国内IP厂商要打破这种垄断局面，还有很长的路要走。”

以接口IP为例，国际IP领军厂商Synopsys于上个世纪八九十年代就开始布局接口IP，基于长时间的资金投入和技术积累，Synopsys在整个接口IP的市场份额已超过50%，在一些细分领域的市场份额甚至接近80%。

在国际巨头的重围之下，国产IP厂商如何才能实现突破呢？赵喆认为，在国内半导体产业快速发展的大背景下，国产IP厂商可以考虑借鉴Alphawave的发展思路。成立于2017年的Alphawave，并没有走Synopsys提供“大而全”解决方案的发展道路，而是另辟蹊径专攻前沿技术节点，集中力量打造最先进的IP产品，并率先在3nm上突破了112G SerDes技术。在短短几年内，Alphawave异军突起，成功跻身全球十大IP供应商。

作为IP行业的后来者，牛芯半导体也非常注重创新技术的积累和开发，不断推出有自己特色的IP产品。

把握行业机遇 打磨核心产品

近年来，半导体IP需求增长迅猛。赵喆认为，快速增长的背后主要有两大原因，一是随着工艺节点不断演进，流片费用随之提高，芯片设计厂商将更倾向于选择经过硅验证的IP，以此缩短产品上市时间，保证成功率；二是随着接口IP速率不断提升，SerDes IP和DDR IP的设计也越来越复杂，芯片公司尤其是一些中小型芯片公司必须向专业的 IP供应商借力，进而带来了强劲的IP外包需求。

事实上，由于大数据中心的影响和互联通信需求增加，市场对接口IP更是有着旺盛的需求。根据IPnest统计，全球接口IP产业增速远超IC设计产业。接口IP正逐渐成为中国乃至全球半导体IP产业发展的新动力，这也为牛芯半导体这样的国产IP厂商带来了更多发展机遇。

在机遇面前，赵喆认为一定要保持“冷静”。她警醒道，“IP是一个需要耐得住寂寞的事业。一方面，接口IP的技术壁垒非常高，只有通过团队的长期磨合和持续的技术积累，才能打造出真正可靠的、经过量产验证的产品；另一方面，IP产品并不是提供给客户就结束了，在产品交付后，团队还要持续为客户提供技术支持以及集成化服务。”

“牛芯半导体希望与国产芯片设计厂家达成更默契的合作，打磨出更有竞争力的IP产品，定制出真正属于国产自主可控的芯片。”展望未来，赵喆如此期待。

来源：爱集微APP，半导体行业观察，财经涂鸦