目前,在全球科技產(chǎn)業(yè)中,半導(dǎo)體IP(Intellectual Property)產(chǎn)業(yè)作為數(shù)字創(chuàng)新的“智慧引擎”,但對于芯片制造商而言,IP 核如同基石一般,是構(gòu)筑高性能、復(fù)雜芯片不可或缺的核心組件。
圖源:億歐智庫
IP,即知識產(chǎn)權(quán)(Intellectual Property),在芯片設(shè)計中特指那些經(jīng)過驗證的、可重復(fù)利用的電路模塊,也被稱為IP核。這些IP核如同芯片的基因片段,攜帶著特定的功能信息,如處理器核心、通信接口、圖像處理單元等。
另外,通過復(fù)用經(jīng)過驗證的IP核,芯片設(shè)計師可以大幅縮短設(shè)計周期,降低設(shè)計成本,以確保芯片的性能和可靠性。
與此同時,半導(dǎo)體IP 核的存在,充分簡化了芯片設(shè)計的復(fù)雜度。
軟核:通常是與工藝無關(guān)、具有寄存器傳輸級(RTL)硬件描述語言描述的設(shè)計代碼,可以進行后續(xù)設(shè)計。軟核以HDL語言形式存在,如VHDL等硬件描述語言描述的功能塊,并不涉及用什么具體電路元件實現(xiàn)這些功能。軟核的設(shè)計周期短、投入少,且布局和布線靈活,但后續(xù)工序可能無法完全適應(yīng)整體設(shè)計,性能上也可能無法獲得全面優(yōu)化。
固核:是介于軟核和硬核之間的一種形式,通常以網(wǎng)表形式提供。固核已經(jīng)通過功能驗證、時序分析等過程,設(shè)計人員可以以邏輯門級網(wǎng)表的形式獲取。固核對軟核進行了參數(shù)化,用戶可通過頭文件或圖形用戶接口(GUI)方便地對參數(shù)進行操作。
硬核:是軟核通過邏輯綜合、布局、布線之后的一系列表征文件,具有特定的工藝形式、物理實現(xiàn)方式,即版圖。硬核提供設(shè)計階段最終階段產(chǎn)品——掩膜,以經(jīng)過完全的布局布線的網(wǎng)表形式提供,同時還可以針對特定工藝或購買商進行功耗和尺寸上的優(yōu)化。
毫無疑問,集成電路行業(yè)中,半導(dǎo)體IP授權(quán)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中地位顯著,雖市場規(guī)模非主導(dǎo),卻是技術(shù)創(chuàng)新與價值創(chuàng)造的核心高地。
2023年,半導(dǎo)體IP市場價值超過70億美元,預(yù)計在2024至2032年間,CAGR將增長超過8.5%,隨著對汽車、消費電子和IOT等基于AI的應(yīng)用程序的需求日益增加,半導(dǎo)體公司正在開發(fā)定制的IP核心。
截止到去年,全球半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)(IP)市場的規(guī)模估值為70.4億美元,預(yù)計到2032年,這一數(shù)字將增長至156.8億美元,年均復(fù)合增長率(CAGR)為9.77%。該市場的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、消費電子(如手機和平板電腦)以及企業(yè)存儲設(shè)備。市場的增長主要受全球消費電子產(chǎn)品采用的增加、系統(tǒng)級芯片(SOC)設(shè)計復(fù)雜性提升以及對連接設(shè)備需求增加的推動。
圖源:GMI
不難看出,半導(dǎo)體芯片 IP 模塊的復(fù)用可以使芯片設(shè)計化繁為簡,幫助芯片設(shè)計工 程師有效的調(diào)用關(guān)鍵 IP 模塊,大幅縮短產(chǎn)品上市周期,減少芯片開發(fā)成本。
然而,Chiplet 是延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù),亦或是國內(nèi) 半導(dǎo)體先進封裝領(lǐng)域彎道超車的絕佳機會。Chiplet 技術(shù)可以對芯片的不同 IP 單元進行疊加設(shè)計,在多種 IP 模塊上進行整合設(shè)計。
在我國,半導(dǎo)體IP 公司除了借鑒這種國際通行的收入模式外,往往結(jié)合自身的特點,提供基于獨立設(shè)計IP 的芯片定制服務(wù)。這種服務(wù)模式允許客戶根據(jù)自己的特定需求,定制開發(fā)芯片,從而滿足市場的多樣化需求。
綜上所述,新興趨勢如Chiplet技術(shù)及開源指令集的橫空出世,預(yù)示著國內(nèi)企業(yè)或?qū)⒚媾R新的發(fā)展契機;Chiplet技術(shù)的異軍突起,為國產(chǎn)接口IP開拓了新的應(yīng)用范疇與設(shè)計理念,進而有助于增強產(chǎn)品的集成度與綜合性能。
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原文標(biāo)題:半導(dǎo)體IP:芯片制造中不可小覷的關(guān)鍵隱藏環(huán)節(jié)
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