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前不久，小米正式發(fā)布旗下首款3nm工藝的SoC玄戒O1，采用了半導(dǎo)體IP公司Arm提供的CPU和GPU等IP作為架構(gòu)支持，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后端和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。

這也是目前大部分芯片在設(shè)計(jì)時(shí)都采用的研發(fā)模式。假如把設(shè)計(jì)一顆芯片比喻為蓋房子，半導(dǎo)體IP公司提供的就是磚塊和基礎(chǔ)框架，根據(jù)這些基本材料，設(shè)計(jì)廠商再結(jié)合產(chǎn)品需要進(jìn)行管道和線路設(shè)計(jì)、軟裝定義等工作。

本輪AI浪潮下，半導(dǎo)體IP行業(yè)正迎來(lái)新的變數(shù)。專業(yè)機(jī)構(gòu)IPnest調(diào)研顯示，2024年全球前四大半導(dǎo)體IP廠商的市場(chǎng)集中度從前一年的72%提升到75%，但各自增速不盡相同。其中排名第一的Arm在近9年時(shí)間整體業(yè)績(jī)?cè)鏊贋?24%，排在第二和第三位的Synopsys（新思科技）和Cadence（楷登電子）增速均超過(guò)300%。

這是因?yàn)?，在?dāng)前計(jì)算加速時(shí)代，AI對(duì)于高速I(mǎi)P接口的需求指數(shù)級(jí)提升，其數(shù)量遠(yuǎn)高于CPU這類核心計(jì)算元件的量級(jí)。

除此之外，半導(dǎo)體IP行業(yè)隨著對(duì)下游不同市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)展，以及摩爾定律放緩趨勢(shì)下尋求新的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，而正走向新的競(jìng)爭(zhēng)階段。

增速分化

作為半導(dǎo)體行業(yè)的上游，半導(dǎo)體IP行業(yè)雖然整體規(guī)模并不大，卻是能夠撬動(dòng)數(shù)千億美元級(jí)芯片市場(chǎng)的關(guān)鍵。

例如根據(jù)Arm官方發(fā)布的信息，其為玄戒O1提供了Armv9.2 Cortex CPU集群IP、Arm Immortalis GPU IP以及CoreLink互連系統(tǒng)IP。

小米方面也發(fā)布回應(yīng)稱，玄戒O1是小米玄戒團(tuán)隊(duì)歷時(shí)四年多自主研發(fā)設(shè)計(jì)的3nm旗艦SoC，其中基于Arm最新的CPU、GPU標(biāo)準(zhǔn)IP授權(quán)，但多核及訪存系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、后端物理實(shí)現(xiàn)完全由玄戒團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)完成，并非網(wǎng)傳采用Arm提供的完整解決方案。

Arm此前曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示，其CSS方案本質(zhì)上是為不同細(xì)分市場(chǎng)的合作伙伴提供計(jì)算子系統(tǒng)，幫助他們有效提升性能、降低成本，并加快產(chǎn)品上市周期。但CSS是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，而非定制化業(yè)務(wù)，Arm的主要業(yè)務(wù)仍然是提供標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)解決方案。

這側(cè)面顯示出該行業(yè)并不會(huì)有太高的整體規(guī)模，但依然維持了較高增速。

根據(jù)IPnest統(tǒng)計(jì)，2024年半導(dǎo)體設(shè)計(jì)IP市場(chǎng)的總規(guī)模為85億美元，同比增速20%為歷史最高。過(guò)去一年來(lái)，頭部四家公司的整體業(yè)績(jī)成長(zhǎng)性多在25%左右，因此推動(dòng)了其產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提升。

當(dāng)然，不同的行業(yè)分布讓公司之間的成長(zhǎng)性有所差異。IPnest指出，在過(guò)去九年來(lái)，半導(dǎo)體IP市場(chǎng)整體成長(zhǎng)了145%，但排名第一的Arm共成長(zhǎng)124%，排在第二和第三的新思科技和楷登電子分別成長(zhǎng)了326%和321%。

如果從授權(quán)許可（license）口徑計(jì)算，2024年新思科技的市場(chǎng)份額（32%）甚至略高于Arm（30%）；從特許權(quán)使用費(fèi)（royalty）口徑看，則Arm以66.7%的份額遠(yuǎn)高于排在后列的廠商。

IPnest CEO Eric Esteve告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，2024年在授權(quán)收入方面，Synopsys超過(guò)Arm，可以從兩個(gè)方面分析背后原因。

一方面是結(jié)構(gòu)性原因，“它反映了新思科技遵循‘一站式服務(wù)’理念構(gòu)建IP組合的質(zhì)量。新思科技雖然看起來(lái)在處理器領(lǐng)域存在弱點(diǎn)，但在幾乎所有其他領(lǐng)域，如物理、有線接口和數(shù)字領(lǐng)域，它都是領(lǐng)先者。”他進(jìn)一步指出。

舉例來(lái)說(shuō)，如果深入研究有線接口領(lǐng)域并按協(xié)議來(lái)看，新思科技在USB（77%份額，后同）、PCIe（67%）、DDR內(nèi)存控制器（58%）、SerDes（42%）、UCIe（44%）或MIPI（74%）方面都擁有領(lǐng)先的市場(chǎng)份額。

另一方面是推測(cè)性原因，Eric Esteve向記者進(jìn)一步指出，自2020年開(kāi)始，有線接口領(lǐng)域就成為半導(dǎo)體IP行業(yè)增長(zhǎng)最為迅速的細(xì)分類別，其復(fù)合年增長(zhǎng)率超過(guò)20%，且預(yù)計(jì)未來(lái)五年仍將保持這一趨勢(shì)。

“這與人工智能的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)?！彼治龅溃?yàn)楦咝阅苡?jì)算（HPC）應(yīng)用需要在先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)上使用高端互連。如果觀察Arm、Synopsys和Cadence在過(guò)去九年間各自的復(fù)合年增長(zhǎng)率，分別為10.6%、19.9%和19.7%，這充分印證了，后兩者的定位極大促成了其高成長(zhǎng)性的結(jié)果。

據(jù)IPnest統(tǒng)計(jì)，2024年，有線接口的設(shè)計(jì)IP細(xì)分市場(chǎng)年增速23.5%，處理器類別則增長(zhǎng)22.4%。

TechInsights首席半導(dǎo)體市場(chǎng)分析師Eric Balossier則從公司發(fā)展歷程角度對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者展開(kāi)分析。他指出，Synopsys近些年來(lái)一直在開(kāi)展收購(gòu)行動(dòng)，眾多收購(gòu)動(dòng)作推動(dòng)了其增長(zhǎng)，這種外延式擴(kuò)張帶來(lái)的成長(zhǎng)，會(huì)比內(nèi)生有機(jī)增長(zhǎng)帶來(lái)的成長(zhǎng)性更為顯著。

“自2016年以來(lái)，新思科技已完成74項(xiàng)收購(gòu)，在過(guò)去三年中平均每年進(jìn)行兩項(xiàng)收購(gòu)。這種策略為公司帶來(lái)了廣泛的IP，包括接口IP，其增長(zhǎng)速度超過(guò)了所有其他IP類別，包括CPU IP?！彼治龅?，而Arm在CPU IP市場(chǎng)中的滲透率非常高，這一定程度限制了其在終端市場(chǎng)的整體增長(zhǎng)表現(xiàn)。

不過(guò)，Eric Balossier補(bǔ)充分析道，Arm正在憑借個(gè)人電腦和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的新機(jī)遇推進(jìn)發(fā)展，此外還在提高新許可證價(jià)格或提供整套解決方案（CSS）來(lái)提高價(jià)值。

21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者發(fā)現(xiàn)，在此前的業(yè)績(jī)交流會(huì)上，Arm高管就曾提到，采用新一代v9架構(gòu)的總專利使用費(fèi)組合會(huì)比v8架構(gòu)高，其推出的CSS計(jì)算子系統(tǒng)解決方案也將推動(dòng)特許權(quán)使用費(fèi)（royalty）業(yè)務(wù)收入增長(zhǎng)。

AI驅(qū)動(dòng)擴(kuò)張

正是由于IP行業(yè)整體規(guī)模較小，這讓產(chǎn)業(yè)內(nèi)公司都在尋求差異化的商業(yè)模式，以獲取更高成長(zhǎng)空間。

典型如新思科技和楷登電子，不僅是IP廠商，更是EDA龍頭，是典型的EDA+IP組合式商業(yè)模式。而Arm雖然以純IP模式為主，但近些年來(lái)也在尋求提供CSS這類標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，進(jìn)而幫助加快芯片設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)品上市速度，來(lái)擴(kuò)大成長(zhǎng)性。

借力外延式擴(kuò)張也是不可忽視的視角，在AI浪潮下，這一趨勢(shì)可能會(huì)延續(xù)。近日就有市場(chǎng)消息指出，Arm和高通都有收購(gòu)SerDes巨頭Alphawave的意愿，Alphawave恰恰是半導(dǎo)體IP行業(yè)排名第四的公司。

雖然該收購(gòu)動(dòng)作并未得到公司方面公開(kāi)確認(rèn)，但可以以此為切口，觀察IP廠商的未來(lái)擴(kuò)展路徑。

Eric Esteve向記者分析，Arm的商業(yè)模式并非僅圍繞CPU IP及GPU IP?！白?999年收購(gòu)Artisan以來(lái)，Arm的商業(yè)模式由被稱為基礎(chǔ)IP的內(nèi)存編譯器和I/O庫(kù)、系統(tǒng)IP以及安全I(xiàn)P共同構(gòu)成。2025年，Arm將這些基礎(chǔ)IP出售給了Cadence，這一行為表明，Arm并不想模仿Synopsys的‘一站式服務(wù)’模式?！?/p>

至于Alphawave可能給Arm帶來(lái)的加持作用，Eric Esteve續(xù)稱，由于SerDes（串行器/解串器）對(duì)于構(gòu)建基于以太網(wǎng)、PCIe、CXL或UCIe等協(xié)議構(gòu)建頂級(jí)的互連能力至關(guān)重要，像Alphawave這樣的公司在高端接口IP領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其可以滿足構(gòu)建高性能計(jì)算應(yīng)用（如AI系統(tǒng)）的需求。

由此可以看到兩種截然不同的方案。他分析道，第一種是，Arm通過(guò)提供Alphawave的IP和chiplets（芯粒）方案進(jìn)軍人工智能市場(chǎng)，如今可為其至少增加3億美元年收入，到2028年這一數(shù)字將增至10億美元。

第二種方案是，Arm希望通過(guò)完善自身技術(shù)能力來(lái)開(kāi)發(fā)AI系統(tǒng)，并以此與超威半導(dǎo)體（AMD）和英偉達(dá)（Nvidia）展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)?！斑@將是一種徹底的商業(yè)模式變革，但該公司最近已就此類變革進(jìn)行了溝通，通過(guò)在IP基礎(chǔ)上提供集成電路（IC）方案，這可能使Arm的收入從數(shù)十億美元提升至數(shù)百億美元?！盓ric Esteve進(jìn)一步指出。

Eric Balossier也告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，擁有領(lǐng)先的SerDes IP，將有助于Arm憑借其產(chǎn)品打入高性能通信和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）設(shè)計(jì)領(lǐng)域的客戶市場(chǎng)（無(wú)論是通過(guò)IP子系統(tǒng)，還是通過(guò)推進(jìn)其商業(yè)模式來(lái)服務(wù)定制化芯片設(shè)計(jì)）；此外，這將為高性能通信和其他前沿市場(chǎng)提供更廣泛的IP組合。

從行業(yè)趨勢(shì)看，他指出，IP領(lǐng)域既呈現(xiàn)出整合態(tài)勢(shì)，又高度分散。對(duì)于計(jì)算和先進(jìn)封裝相關(guān)的高需求IP領(lǐng)域，行業(yè)間整合可能會(huì)持續(xù)；而像英特爾這樣的成熟計(jì)算機(jī)公司，可能退出一些非核心業(yè)務(wù)，其戰(zhàn)略也可能推動(dòng)對(duì)IP組合的更廣泛收購(gòu)；當(dāng)然也可能面臨來(lái)自其他公司的競(jìng)爭(zhēng)，比如英偉達(dá)最近宣布將向第三方授權(quán)其NVLink互連IP等。

模式競(jìng)賽

不過(guò)奇怪的是，在本輪AI浪潮中，主力產(chǎn)品為GPU IP的公司Imagination Technologies（簡(jiǎn)稱IMG）似乎并未能借力獲得市場(chǎng)份額的快速提升。

IPnest統(tǒng)計(jì)，2024年IMG以1.6%的市場(chǎng)份額位居全球第六位，年收入增速反而下滑了10%。

Eric Esteve分析道，回想十年前，IMG在GPU IP領(lǐng)域排名第一，并與CPU領(lǐng)域排名第一的Arm在手機(jī)市場(chǎng)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)，IMG在CPU IP方面進(jìn)行了幾次嘗試但均未成功，先是與MIPS合作，后來(lái)又嘗試RISC-V，Arm則成功開(kāi)發(fā)了端側(cè)GPU IP成為市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。IMG與重要客戶蘋(píng)果的合作經(jīng)歷頗為波折，后者一度試圖擺脫其作為供應(yīng)商，不過(guò)最終未果。

“如今，IMG迎來(lái)蓬勃的發(fā)展機(jī)會(huì)：該市場(chǎng)需要借助IMG提供的GPU IP解決方案來(lái)與AMD和英偉達(dá)競(jìng)爭(zhēng)。但考慮到這兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在GPU領(lǐng)域深耕多年，這絕非易事。”他續(xù)稱，IP市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)極為激烈，要想成功，必須推出具有突破性的技術(shù)解決方案。

Eric Balossier也向記者指出，IMG面臨著來(lái)自英偉達(dá)、AMD和Arm等老牌競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的激烈競(jìng)爭(zhēng)。不過(guò)，近期IMG新發(fā)布的E系列產(chǎn)品非常引人關(guān)注。

“值得注意的是，所有主要IP供應(yīng)商都在提供可集成到微控制器（MCU）或片上系統(tǒng)（SoC）中，用于邊緣人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU IP，包括Arm、新思科技、楷登電子、Ceva及幾家初創(chuàng)公司。這使得邊緣市場(chǎng)的NPU IP供應(yīng)商過(guò)多，而客戶不足，這讓IMG在拓展AI市場(chǎng)機(jī)會(huì)時(shí)面臨阻礙?！彼M(jìn)一步分析道。

對(duì)于IP行業(yè)的未來(lái)整合走向，Eric Esteve表示，下一步可能將走向?qū)で笊虡I(yè)模式改變，允許IP供應(yīng)商設(shè)計(jì)IC產(chǎn)品，也可能只是設(shè)計(jì)chiplet這類小芯片?！鞍雽?dǎo)體IP市場(chǎng)的整體規(guī)模略低于100億美元，在2024年為84億美元，而銷售chiplet或IC，可能是突破100億美元上限的唯一途徑?！?/p>