SoC开发离不开的接口IP,半导体IP蓝海将至,本土化定制优势助力市场突围

电子芯技术 2022-12-20
2452 字丨阅读本文需 6 分钟

近年来,全球半导体IP市场呈现出快速发展态势,各种类型的IP增速都在加快。过去10年来,IP细分市场的年复合增长率超过10%,远高于EDA和整个半导体行业的增长。如果将新兴的芯粒也归入IP类别的话,未来10年IP有望赶上EDA的市场规模。

可以毫不夸张地说,在全球半导体产业这座金字塔上,IP处于价值链的最顶端。

近几年来,随着市场对底层技术的重视以及国产化需求的井喷式增长,本土IP产业呈现紧追之势,为服务器、网络通信、AI等应用领域的高端SoC芯片自主研发提供了新的选择。

1、SoC开发离不开接口IP

如果把芯片设计比作搭积木,那IP就是其中可重复使用的积木块。

随着摩尔定律的持续演进,芯片的集成度越来越高,设计复杂度和难度也随之水涨船高,IP在芯片设计中的重要性愈发凸显。如今,以IP复用为基础的SoC开发已成为业界主流。

在数字化转型的趋势下,大规模数据处理和计算需求激增,接口IP技术对于高性能计算的重要地位不断推高其市场规模,现已成为市占率第二的IP种类。据IPnest预测,2025年接口IP市占率有望超过CPU,成为排名第一的IP品类,而未来接口IP市场增量将主要来自与数据中心关联度较高的PCIe IP、DDR IP以及以太网/D2D。

以数据为中心为代表的HPC市场蓬勃发展,对DDR内存控制器(DDR5,LPDDR5,HBM),PCIe、CXL和以太网/ SerDes提出了更多需求,此时,主要提供有线接口IP的厂商成为了新的增长引擎。

要进一步延续摩尔定律,接口IP的将发挥越来越重要的作用,目前来看,Chiplet将是推动相关IP发展的重要引擎。在Chiplet方面,做的比较好的国产厂商——芯动科技和芯原微电子已经推出了相关产品。

芯动科技率先推出国产自主研发兼容UCIe标准的IP解决方案-Innolink™ Chiplet,这是国内首套跨工艺、跨封装的Chiplet连接解决方案,且已在先进工艺上量产验证成功,该方案不仅支持标准封装和先进封装,还可以支持短距PCB场景,在多种应用场景下,具备低延时、低功耗、高带宽密度以及超高性价比的优势。涵盖D2D、C2C、B2B等连接场景,提供封装设计、可靠性验证、信号完整性分析、DFT、热仿真、测试方案等全栈式服务。

芯原是中国大陆首批加入UCIe产业联盟的企业,该公司推出了基于Chiplet架构设计的高端应用处理器平台,该平台12nm SoC版本已经完成流片,正在进行Chiplet版本的迭代。

2、中国IP市场潜力巨大

IPnest的数据显示,过去5年到未来5年的全球接口IP市场年均复合增长率达到16%,而中国市场增长率更高,虽然接口IP市场前景广阔、增长迅速,但中国市场自给率却不足10%,未来,中国本土IP企业是大有可为的。

近两年,中美贸易关系出现了大问题,我国需要进口的中高端芯片被“卡脖子”了,而处于产业链上游的半导体IP更是被美国监管的重点对象,高端IP进口到中国市场的难度越来越大,以Synopsys为例,很多IP产品不能再像以前那样提供给中国本土客户了,例如华为海思,国内IP短板在这种形势下凸显出来。面对这样的局面,很多在外企工作的中国半导体IP人心里很不是滋味,纷纷回国加入或创建本土IP企业。

未来,中国本土IP企业需要进一步沉下心来,不甘寂寞地专注于高端,特别是高速接口IP的研发。另外,国内该领域没有起色的一个重要原因,就是相关产品和专利被国际大厂垄断了(中国市场90%的高端IP把持在国外大厂手中),在这种情况下,中国半导体IP人还不站出来的话,中国高端IP产品缺乏迭代机会的局面就会永远保持下去,那样的话,这个产业很难发展起来。

近些年,国际贸易限制激发了中国本土半导体IP企业的发展动力,同时,一批新势力也涌现出来。在接口IP领域,中国本土代表企业主要包括芯耀辉、芯动科技、锐成芯微、纳能微、牛芯、和芯微、芯思原、灿芯等。

如前文所述,高速SerDes接口IP已成为以数据中心为代表的HPC应用的关键。中国在这方面的代表企业是芯动科技,该公司可提供16/32/56/64Gbps多标准SerDes解决方案,25G/32Gbps SerDes已经量产,56Gbps SerDes已经发布;另一家厂商牛芯半导体则推出了25/28/32Gbps的SerDes IP;灿芯、和芯微可提供1.25Gbps-12.5Gbps多速率SerDes IP。此外,锐成芯微、纳能微电子也有各种SerDes IP产品。

与Chiplet相关的接口IP方面,芯动科技和芯原微电子已经推出了相关产品。芯原是中国大陆首批加入UCIe产业联盟的企业,该公司推出了基于Chiplet架构设计的高端应用处理器平台,该平台12nm SoC版本已经完成流片,正在进行Chiplet版本的迭代。

存储接口IP方面,以DDR接口为例,DDR PHY和内存控制器是保证SoC和DRAM之间数据传输的关键,随着速度不断提升,DDR模块的设计难度也随之增加,IC设计企业对相关IP的依赖度不断增加。在中国DDR IP供应商中,芯动科技的覆盖面较广,能支持的速率也达到了较高的水平。

中国本土IP新势力芯耀辉正在集中力量研发28nm/14nm/12nm及更先进工艺IP,该公司还开发了DDR PHY IP产品,目前尚不清楚其所能支持的DDR应用有哪些。目前,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这四方面入手,攻克DDR PHY技术瓶颈。

此外,灿芯和牛芯半导体也是中国本土DDR IP的重要力量。

3、本土化定制优势助力市场突围

尽管国内IP产业已经取得了不错的成绩,但面临国外厂商主导90%市场份额的严峻现状,国内厂商仍需持续投入,发力突围。

一方面,接口IP作为半导体底层核心技术,门槛颇高,只有通过企业长期的技术积累与持续创新,才能打磨出更高性能、更低功耗的IP产品;另一方面,各类高速总线协议标准的快速演进和半导体工艺的持续升级也为IP产品研发带来了不小的挑战,IP企业需要紧密跟随芯片厂商及代工厂的制造工艺,快速推出新的、满足市场需求的IP产品。

在牛芯半导体看来,除了以上两方面外,国内IP厂商背靠巨大的本土市场,还应进一步发挥技术支持与定制化服务的优势。以DDR IP为例,根据芯片的方向、形状以及摆放位置的不同,客户选择的封装类型也可能不尽相同,这些都要求IP厂商可以对产品规格做出灵活调整,但国外IP供应商一般不会、也不愿意提供个性化的定制设计,这对崛起中的国产DDR IP产业而言无疑是一个好的突破口。

牛芯半导体已为多家客户提供了DDR IP的定制服务,涵盖PHY IP和Controller IP。除了高效的定制化服务,牛芯半导体还可以提供可靠的技术支持,包括链路仿真、信号完整性分析、测试调试服务等。

结语

在宏观世界,万物互联已经成为全球IT界的共识,而在集成电路层面,一个微观的“万物互联”世界正在形成,也就是说,一个芯片上,或一个类似于芯片的高密度封装模块内,所要承载的功能块越来越多,这是应用需求和技术发展共同作用的结果。

集成电路的异构,使得组成部分数量不断增加,各个组成部分之间的连接需求愈加迫切,传统方法和技术已经难以满足这么多数量、这么高速度连接的要求。这给半导体IP厂商提供了更多的发展机遇,这其中,接口IP是重中之重。

传统上,处理器IP是整个IP市场最大的一支,但随着异构计算的崛起,各种接口IP迎来了新的发展机遇,这是一片蓝海,谁能够看准发展方向,并抓住机遇,只要找对了一个突破口,就有望在较短时间内,实现快速发展,前文提到的Alphawave就是抓住了数据中心SerDes发展的窗口期,在很短时间内市占率就达到了行业前四的水平。相信类似的事情在今后会越来越多。

文章来源: 半导体产业纵横,芯动派,爱集微

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:电子芯技术
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...