處理器是1款系統的心臟部分，所有功能的達成幾乎都要依靠處理器，而在嵌入式系統方面，由于針對的應用層次較為較為狹窄，因此更要在效能、功耗與成本等變量進行多方考慮，其中，授權方案更是影響到廠商進行開發時的成本與產品上市時程，因此更需要審慎面對。

在各種嵌入式應用當中，總缺不了1或多個處理器核心來統籌整個系統的運作，但是處理器核心的架構復雜，相關的設計概念必須有多年累積的技術實力才有辦法實現，以目前生產代工型態至上的企業觀念中，自力進行處理器的開發不啻是吃力又不討好的工作，不僅無法帶來立即的營收，開發過程所需耗費的龐大資金更有可能導致公司的虧損，因此諸如臺灣廠商等代工重鎮皆在此領域的開發多所保留，也因此帶給了純IP授權（沒有晶圓廠，也不生產芯片，僅以電路設計架構等純粹智能財產授權營利的公司）處理器公司非常大的商機。

處理器IP授權（License）的型態行之有年　近來面臨越來越大的競爭挑戰

IP的定義為：預先設計的電路模塊架構，可用于制造完整的半導體組件。過去IP提供廠商大多僅針對特定應用范圍提供IP授權，比如說通用處理器、MCU核心、甚至顯示核心等，少有單家廠商提供多種不同類型IP服務的案例。但是隨著嵌入式應用的多元化，終端產品設計所需要的功能模塊也逐漸趨于復雜，單純的功能應用已經明顯不敷使用。

以數字電視為例，除了處理器核心以外，還需要包括視訊﹨音訊譯碼IP、訊號轉換IP、諸如卡片閱讀機、HDCP加密解密系統的IP、圖形接口、實時操作系統、通用標準界面（包括USB、輸出入接口等），廠商要同時獲得這些IP不不是見容易的是，加上特定市場領導廠商保留自有IP，僅生產配套芯片提供給廠商選用，處理器IP比重越來越不明顯。

△圖說：ARM最新一代的處理器核心也走向類似PC平臺處理器，以提升頻率為改善效能的手段，功耗也開始逐步提高

除了市面上提供特定應用的IP套餐服務的廠商逐漸增加以外，即便如ARM（安謀）這樣的傳統嵌入式處理器IP提供廠商，也開始提供越來越多的IP型態以供選擇，最近甚至也推出了基于IP的顯示核心，并且也逐漸走向功能的可配置化設計，借以提供下游廠商更大的搭配彈性。可配置化設計也被某些IP廠商視為最大的利基與賣點，比如說，ARC與Tensilica這2家處理器公司皆提供了市面上彈性最高的可調方案，可調式處理器的優勢在于可以設計出功能獨特性最高以及電路最精簡（端視芯片所需功能而定）的SoC芯片。

△圖說：ARC的可調式架構具備了極高的應用彈性。

選擇IP授權的必備要項

IP授權并不是非常新的概念，早在上個世紀末，以IP授權型態生存的公司就已經開始蓬勃發展，跨入2007年之后，由于移動產品不論在功能、性能以及功耗方面都開始有了更嚴苛的要求。除了原本就在這個領域耕耘的廠商以外，幾家原本并非將嵌入式應用當作本業的處理器廠商也開始加入戰場，雖然IP授權廠商以及處理器廠商都面臨了越來越大的競爭與挑戰，但是針對嵌入式的應用產品只會不斷的增長，因此雖然競爭越趨激烈，但都還有生存的空間存在。

在針對是否采用IP授權的方式來架構自有的嵌入式系統方面，則是要從非常多的層面進行考慮，分別敘述如下：

■對于處理能力的要求

由于處理器核心必須肩負起整個系統的運算或功能負載分配，因此在效能方面必須具有一定的要求，比如說在移動多媒體裝置上，處理器必須肩負OS與視訊編譯碼的需求，若是采用純軟件編譯碼方案，那么處理器核心勢必頻率要高、運算性能（DMIPS要夠強大），否則就是要考慮采用具備混合型運算架構的處理器設計，比如說搭配DSP核心、特定向量加速單元的通用處理器核心可以輕易的負擔起這類工作，如果不想花太多時間在算法最佳化上，那么也可以選擇使用硬件線路（hardwired）設計的模塊來與特定處理器IP進行搭配，理論上可兼顧成本與效能，但如此一來也將失去應用彈性。

■第三方資源與開發工具

針對特定產品，此項可以說相當重要，也可以說是相當不重要，如果廠商注重自有功能的呈現，傾向于封閉式架構設計，而不開放的話，那么就無須顧慮第三方廠商或社群的支持度，如果是以開放性平臺為目標，比如說一般智能型手機、PDA等，這方面的支持度可能就會成為消費者作為采購考慮的要項之一。

■IP授權廠商提供程序代碼的能力

因為終端廠商不一定具備完整的軟件開發能力，且為了縮短產品從設計到上市的時間，便亟需IP廠商提供數量與質量皆符合一定要求的程序代碼供套用，借以發揮出硬件套件的功能，如果IP廠商僅提供硬件核心，軟件必須由半導體設計廠商，甚至是終端廠商自行解決的話，這些廠商還要額外花功夫去學習處理器的架構、進行軟件開發、除錯與最佳化，不僅缺乏時效性，且對成本也是一大負擔。

■平臺的過往（backward）兼容性

嵌入式處理器開發，除了要兼顧到消能、功耗以及功能等表現以外，對于開發商來說，過去的軟件能否繼續沿用也將是考慮重點之一，畢竟軟件資源的累積不易，如果要重新學習并投入資源開發，所需要花費的成本將非常龐大，甚至可能遠超出開發商的負擔，因此處理器IP本身在體系與指令集的支持方面便要格外注重，除了新功能的引進以外，處理器IP開發商也通常都在新一代的產品商提供接近百分之百的過往兼容性。

■其它問題

除了以上這些項目以外，IP提供商本身是否具備足夠的穩定性與延展性也是評估要點，穩定性是指該廠商是否具備有持續經營的實力、產品線是否變動過于快速、支持工作是否有持續進行等等，而延展性則是指針對IP本身系列產品的未來規劃、軟件的開發、開發環境的完備等等條件。而既然采IP授權，那么授權手段與授權費用自然也是最需要重視的1點。不是越便宜越好，也不是越貴越有保障，要評估的是，除了所要授權的IP本身架構是否合乎需求，廠商提供的套件是否完備以外，能否達到以上幾點的要求，將是授權費用與IP本身物有所值、物超所 值，或是毫不值得的分界點。

IP的授權結構問題

我們以ARM公司的授權方式為例，來了解關于IP授權的方式與結構問題。一般來說，ARM的授權方式可分為架構（architecture）授權、應用（implementation）授權、單次使用設計授權等等，對授權方來說，ARM提供了處理器核心部分的硬件描述，其包括了完整的軟件開發工具（編譯器、除錯器、開發套件），以及針對ARM處理器的銷售權等。若是無晶圓廠的廠商希望將ARM處理器核心加入到他們自行研發的芯片當中，通常僅需要取得1份生產就緒的IP核心（IP Core）認證，此時ARM就會提供這些廠商其所選擇的ARM核心的閘極電路圖，并且也會一并提供抽象模擬測試以及相關的測試程序，以協助設計整合及驗證。

若是整合組件制造商（IDM）或半導體廠商，則可以取得RTL形式的IP，通過可整合的RTL，廠商可以進一步對架構進行強化，IDM或半導體廠商不得2次銷售最佳化完成的處理器IP，但是可以任意營銷其最終制品（包含芯片、開發樣版、完整系統等等）。

而某些特殊的晶圓廠，則除了可取得銷售最終成品的權力以外，也能保留重制ARM核心的權力。而如同一般IP授權廠商，ARM也是依照使用價值來決定其IP的售價，通常的狀況之下，效能越高的架構，其授權費也越高。而持有ARM授權，且具有自行設計芯片能力的晶圓代工廠（如韓國三星與日本富士通），則能夠二次授權給晶圓廠的代工客戶，通常價格也比直接向ARM授權來得低廉，但是在以產量為主要考慮的情況之下，專門的晶圓代工廠（如臺積電）其實具備了更強大的成本縮減能力。

多IP整合的協調機制

現有的IP因為IC產業分工的關系，1個SoC芯片所需的IP，通常分別由市場上眾多廠商所分別開發出來，復雜化是SoC在智慧財產權上最大的問題。然而，逐一向IP擁有人洽談智慧財產權的授權契約，很可能受限于雙方談判力之不均衡，無法就同一個SoC上的不同IP取得相同范圍的權利，很可能不小心就逾越了授權的范圍。但是廠商如果選擇自行開發所需之IP，首先在專業上可能無法完成，其次，處理器架構的從無到有，其開發成本顯然過高，不符合經濟效益。因此，相關業者間之IP互相協調統合，顯然是不得不然的趨勢。更進一步來看，相關業者間有關IP組件之智能財產權授權契約、IP組件瑕疵責任之歸屬、侵權等問題，顯然是樂觀看待包含SoC等嵌入式市場應用增長時所不得不面對的問題。

如上所述，由于1個芯片上可能使用的IP不止1個，單純處理器IP所需付出成本的比重也在逐漸降低之中，雖然仍在芯片中扮演舉足輕重的角色，但是與其它IP的搭配也已經是無可避免的趨勢，如何整合不同公司所擁有的各式IP，將是SoC相關業者必須面對并加以處理的，從產業分工的角度來看，協調整合IP授權的協調人（Coordinator）包括以下幾種類型：

■信息產品制造商

信息產品無可避免必須利用到SoC芯片，除了尋求授權外，亦可能自行研發，由于此類制造商乃是SoC末端廠商，必須直接面對市場需求之快速變化，對于整合IP以期因應此種變化有相當程度的需求，是協調整合的人選之一。

■IC設計公司（IC Design House）

Design House在設計芯片時，為求縮短設計的時程，無可避免必須使用他人之IP組件，整合IP可簡化授權的流程，取得統一之授權范圍，避免侵權之疑慮，降低自行研發之成本，且Design House如能整合IP市場，將可以用基本的IP模塊為基礎，進行產品多樣化的設設。

■ IP設計公司（IP Vendor）

IP Vender以授權其所研發之IP予他人使用為本業，IP之協調整合，可使其占據有利之市場地位，提高其IP之授權機會，并可結合他人之IP，推出整合性的IP Package，獲取更多的利潤。此類公司具代表性的以ARM、MIPS、ARC等，各家IP公司在發展過程中，為了取得必要的技術或其它領域的IP，通常也都會對市場上其它類型的IP設計公司進行購并的動作，借以取得所需要的IP，并提升自己的競爭力。

■晶圓代工廠（Foundry Plant）

專業之晶圓代工廠，除了在工藝在的改善外，目前也積極提供標準的IP Block供其客戶使用，并由其代客戶處理授權及支付權利金的問題，對晶圓代工廠而言，若能整合IP市場，對于其業務之拓展將更添增助力。

結論

IP產業重視的整個生態系統（EcoSystem）的建立，以目前的態勢看來，單一IP在市場上難有著力點，即便握有其它公司難以與之相較的技術優勢，但其它公司若能夠提供包括EDA廠商、IC芯片商、方案公司／ODM、系統廠商的配套方案，就算特定技術上稍占劣勢，但是在開發流程、生產、營銷等方面當可占有絕對的優勢，也能夠形成足夠的吸引力，讓開發商能夠安心的選擇。單一IP提供商，比如說大陸龍芯，在這方面就無法具備足夠的市場競爭力，雖然在大陸市場可以通過民族意識或政治影響力來說服開發商采用龍芯方案，但如果要推行到全世界，只怕還有不足之處。

△圖說：Intel第一款采用IA架構的移動應用處理器A100/A110，功耗效能比目標直指ARM體系

ARM公司在成立后不久，便因為包含Intel（英特爾）等大型半導體廠商對嵌入式應用的忽視而找到立足點，當時該公司投入這塊領域也不能不說是1種冒險，畢竟市場上沒有前車之鑒，但是定位以及營利模式確立之后，其豐厚的利潤除彰顯該公司的成功以外，同時也激起市場上一片IP產業浪潮。但隨著其它后進逐漸投入到處理器IP授權領域，甚至Intel及AMD這2家”傳統”處理器大廠也爭先恐后的投入到包含移動裝置等原本ARM最擅長的嵌入式應用領域當中，像ARM這類以處理器技術為主要營利及技術基礎的IP公司不能不說是已經開始見到瓶頸，開始往其它方向尋求更進一步的發展。

2006年整年度的IP授權產業規模達26億美元，但這些規模卻是由數百家IP公司所貢獻出來的，可預見的是，不久的將來必定會有大洗牌的現象，想要長久經營IP授權產業，已經不能僅靠獨家核心技術，單一公司提供更多元的配套方案將會是提高競爭力的必要手段。因此同質或不同質IP公司彼此之間的互相整并，營造出大的智能財產經濟規模，并進一步與臺積電、聯電、特許等芯片代工廠合作，將會是對抗如Intel這類不僅挾獨門優勢、具備多元化技術、且擁有龐大半導體工廠陣營的巨無霸公司的重要關鍵。

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