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存儲IP的路線差異化

芯師爺|Core master|

2022-03-10 11:36:54 7

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2021年，美國、韓國、日本、歐盟等紛紛提出“芯片自主”計劃，都在計劃擴大投資，擴大自己的半導體和領域。聚焦中國，芯片產業長期以來一直是科技產業的短板，而包括華為在內的國內智能設備制造商總是被別人主導。

疫情常態化下，國際經濟競爭環境和形勢瞬息萬變，自主經營芯片產業核心技術將使*對外部供給的依賴減弱，穩定國內經濟市場，持續. 它正在成為這樣做的一個重要因素。發展人民生活，增強新時代國力。隨著萬物互聯時代的到來，多樣化的芯片需求將加速產業鏈的發展。國產芯片如何抓住機遇，盡快實現自主可控？

小芯片背后的大產業

1987年，臺積電開創了晶圓代工（Foundry）模式，大批的中小微芯片設計公司(Fabless)應運而生，全球半導體業進入紅海競爭。2000年開始在政策的支持下，我國芯片設計企業如雨后春筍般涌現，并迅速崛起。在2021年ICCAD上，魏少軍博士在主旨報告《實干推動設計業不斷進步》中指出，經中半協統計， 國內集成電路設計業2021年銷售預計為4586.9億元， 比2020年的3819.4億元增長20.1%，增速比上年的23.8%降低了3.7個百分點，按照美元與人民幣1:6.5的平均兌換率，全年銷售約為705.7億美元，預計占全球集成電路產品銷售收入的比例會有所提升。
隨著先進工藝節點不斷演進，芯片的線寬不斷縮小，單顆芯片上可容納的晶體管數量也快速增加，單位面積性能得以相應提升，促使晶體管的單位成本快速下降。然而，芯片規模呈指數性增加、芯片復雜度不斷增大，提升了芯片的設計成本和設計風險，特別是中小微芯片企業獨立完成一款復雜芯片的難度隨之加大。
對于本土IC企業而言，有一件“令人羨慕的事”，那就是在中國乃至亞洲有較多優秀的Foundry廠商，設計相關從業人員能夠更方便地與Foundry廠進行溝通，如此可大大提高效率。Foundry廠商如何幫助IC企業化繁為簡，且縮短開發周期成為設計企業的重要考量。芯師爺了解到， 眾多IC設計企業會參考Foundry的方案，且關心Foundry可以提供哪些IP方案。
一個芯片制造企業所擁有的IP核數量和質量已成為其市場競爭力的核心。對此，Foundry企業把帶有IP的方案推薦給客戶， 為客戶縮短了開發時間 ，能更有效地獲得客戶。這也成為Foundry與IP企業之間互惠互利的模式，因此Foundry把IP廠商視作他們最重要的生態伙伴之一。
同時，IC企業也更愿意選擇成熟可靠的IP方案實現某項功能， 可以降低風險和成本，并快速將芯片推向市場。 得益于IP開發和IP復用技術，IC設計企業根據市場需要，及時開發出各種功能的系統級芯片(SoC)、人工智能(AI)芯片、物聯網(IoT)芯片等,進而推動了國內IC設計業的高速發展，帶動了我國新一代信息技術產業的發展。

自主的關鍵：所有IP全國產化

半導體IP無處不在，它就好比建筑行業的預制件。根據美國電子行業戰略咨詢公司IBS報告，以28nm工藝節點為例，單顆芯片中可集成的IP數量為87個，5nm工藝中單顆芯片可集成的IP數量將超過200個。IBS曾預計，全球半導體IP市場將從2018年的46億美元增至2027年的101億美元，增長率高達120%，年均復合增速9.13％。
當前，在全球范圍內使用最廣泛的IP內核來自Arm、Synopsys、Imagination以及Cadence等海外企業。據行業機構IP Nest的數據顯示，作為龍頭的Arm在2020年獲得了超40％的市場份額。海外企業先發優勢明顯，在IP市場積累多年，體量大且布局*，擁有品牌知名度及信任度，給進軍這一領域的后來者造成了很大壓力。
顯然，IP仍然是一個被海外廠商高度壟斷的市場，國內IP企業市場份額相對較低且自給率低。本土IP廠商實現國產替代的道路并非坦途，特別是在先進工藝領域，國產IP尚存差距。要實現芯片產業自主可控，提升IP設計行業的整體水準、孵化本土IP*企業勢在必行。
不過，半導體產業國產化具有較大空間，ICCAD數據顯示，預計2027年我國半導體市場自給率有望達到31.2%。自2016年以來，我國芯片設計相關企業的數量不斷攀升。根據中國半導體行業協會統計，截至2020年底， 我國共計2218家芯片設計企業 ，同比增長24.6%。源源不斷的芯片設計項目給國產IP廠商帶來龐大的市場需求。

存儲IP：本土廠商差異化的突破點

中國這幾年在半導體IP領域逐漸崛起，一些有特色的IP公司，比如芯原、芯動、納能等公司進入大家的視野。這些公司圍繞接口類IP、圖形/圖像處理IP重點布局，也實現了一些突破。在全球前十大IP供應商中，有兩家公司是以嵌入式非揮發性存儲IP為主營業務的，分別是美國的SST以及中國臺灣的力*，這兩家公司業務發展穩定，長期占據前十大的兩席；而中國大陸的存儲IP供應商里，有一家公司， 銳成芯微，在嵌入式非揮發存儲領域耕耘多年，已為國內設計公司提供多種成熟、可靠、有競爭力的方案。
嵌入式非揮發存儲IP是非常細分的一個領域。“非揮發存儲”，意思是其保存的數據，在外部斷電后仍然保持很長時間；嵌入式，則意味著存儲模塊和其他功能模塊，比如模擬、數字、控制等在同一顆芯片中。相對于片外的存儲器，片內嵌入式存儲具有更寬的總線、更快的讀取/寫入速度、更強的安全性。這些嵌入式非易失性存儲器IP，一般會用來存儲重要的數據和程序，比如出廠ID信息、校準的系數、協議、算法、上電時序等。
針對不同的產品需求和應用場景，銳成芯微開發了多種嵌入式非揮發存儲IP。對于需要多次重復擦除/寫入，存儲容量中等的產品，銳成芯微推出了 LogicFlash® MTP IP 。該技術平臺工藝兼容性強，開發時不需要額外光罩，同時操作起來類似閃存，能實現1千次到1萬次的擦除/寫入操作，非常適合電源管理芯片，無線充/快充類芯片等產品應用。對于既需要多次重復擦除/寫入，存儲容量又比較大的產品（比如大于128Kbyte），銳成芯微推出了 LogicFlash Pro® eFlash IP 。該技術通過增加3～4張額外光罩，將MTP存儲單元面積減小70%，并將重復擦除/寫入的能力提高10倍，適用于復雜的電機驅動+MCU的SoC芯片或BMS的控制芯片。對于不需要重復擦除/寫入，只需要保證寫入的數據能夠長久保存的場景，銳成芯微推出了 LogicFuse® OTP IP 。該技術在不增加額外光罩的前提下，可以將MTP存儲單元面積減小30%以上，適用于功能簡化、成本要求高的產品，比如面板驅動類芯片等。
銳成芯微的嵌入式非揮發存儲IP，經過十多年的技術積累和迭代，已得到國內外芯片設計公司的認可。銳成芯微通過差異化路線，幫助芯片廠商加速產品上市時間，迅速占領市場，得益于其在 性能、良率、可靠性以及出貨量方面表現突出 ，已廣泛應用于消費類、通信類，以及工控和汽車電子等領域。

寫在最后

“中國芯”是拐點前夕，*上沒有*“芯”丸，練內功是重中之重。 IC企業的崛起帶來了整個產業鏈的本土化需求，以IP為核心的自主研發成為重要因素。

國產替代越來越迫在眉睫，快速打斷一場比賽的方式總是老練的。從IP入手，充分發揮區域優勢，加強對關鍵核心技術和關鍵短板的研究，銳誠微電子等IP供應商也將帶動本土化浪潮。

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