IP,这是一个法律词汇,指知识产权,是Intellectual Property的英文简称。在芯片产业,IP大部分时候是指那些IP核,释义是芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。
有了IP,复杂的芯片设计就不需要全部由设计者来完成,而是采用设计者自主设计加上IP的方式来实现,降低了芯片设计的复杂程度。某种意义上讲,IP是无晶圆设计公司(fabless)做大做强的关键所在,让非IDM类型的公司也能够设计大的、复杂的芯片。
从X86到ARM,再到RISC-V
对于芯片设计而言,IP可以理解为子模块和子系统,只是它们带有自主知识产权保护,需要商业收费授权之后才能够使用。因此,IP需要遵循一些规则去设计,不能毫无章法地随意定义。这一点,我们从Arm公司的商业模式中能够得到很好的解释。
作为全球领先的IP供应商,Arm公司先是定义了ARM架构。目前,全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。在ARM架构之下,是各种各样功能的IP,比如微控制器MCU用到的M55内核,还有CPU用到的A55内核。当然,也有像苹果这些买Arm公司的IP回去之后再设计的。
“中国芯”背后的IP力量
芯片并不是一个新概念,已经经历了数十年的发展,如今芯片的种类虽然还是以处理器芯片为主流,但一块电路板上用到的其他芯片类型也非常丰富。而每一种芯片设计背后都会牵扯到这样那样的IP,接口IP、DSP IP、RAM IP、控制器IP……
统计数据显示,IC的复杂度以每年55%的速率递增,而设计能力每年仅提高21%。因此,一个芯片公司要争做行业顶尖,如果不借助IP的力量,难度可想而知。ICDIA上,IP这个词出现在各个公司的演讲和访谈中。
上面已经提到,沐曦集成电路的核心团队在GPU方面有较为全面的经验,而创始人陈维良自己在GPU架构IP和产品化方面都有经验。他还提到,一个GPU中行业IP核占用的面积超过了80%,自主GPU也是从IP设计开始。这是IP和国产GPU的结合。
芯耀辉科技则是国内专注于IP研发的公司。芯耀辉科技CTO李孟璋提到,IP自身复杂度越来越高,需要全方位的验证,芯片级验证、系统级验证、可靠性验证和兼容性验证等需要IP团队耗费巨大的心力。这其中也蕴含着各种创新,IP和封装技术结合而来的先进封装,IP和EDA结合的智能化和自动化等。这是国产IP厂商的思考。
芯动科技是IP和芯片定制服务商。芯动科技技术总监高专谈到,IP本身的市场总值并不大,大概只有数十亿美元的份额,但IP却能够撬动数千亿的半导体市场。他认为,IP设计需要承担设计风险和先进制程两个方面的压力,IP设计要紧跟新标准和新工艺。芯动科技一直都关注接口IP的发展,目前已经有50亿颗IP核应用在客户的芯片中。这是国产IP厂商展示出的竞争力。
在这里还是要再一次提到芯来科技,是国内第一家专注做RISC-V处理器IP以及相应解决方案的公司。从2018年的零到如今的全系列IP解决方案,芯来科技所有的处理器IP都是可配置的,能够去对标Arm公司类似的产品。这也是国产IP厂商展现出来的竞争力。
而国内还有很多像行芯科技一样做EDA工具的,在这个领域设计IP或者结合IP都是不可避免的。因此,我们讲“中国芯”发展要注重研发,有一个很关键的点就是,在各个国产芯片公司内部,核心团队需要有人在IP方面是擅长的。
中国是否需要有自己的芯片标准?
后记
从X86到ARM再到RISC-V,“中国芯”这一次的上车速度并没有明显落后,RISC-V不仅是国产IP的机会,也是国产芯片的历史性机遇。基于一个全新的开源平台,能够与国际同行竞争比拼。
在国家倡导保护知识产权的大背景下,国产IP企业的发展环境将越来越优质。在国产芯片的每个环节上,或者会有国产IP企业,或者在相关公司中能够看到从事过IP研发的核心人员。IP被认为是芯片产业的灵魂,在“中国芯”发展历程中的作用是巨大的。
龙芯中科这么多年坚持走“自主体系”的道路,此中艰辛可想而知,受到的质疑也从未断过。如今,RISC-V指令集如当年的MIPS一样红火,我们是借力打力,还是另起炉灶?
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