存储IP的差异化路线

2021年，美国，韩国、日本、欧盟等已经陆续提出“芯片自主”规划，均在计划加大投资，想要实现本国半导体或者本地区的独立自主能力。聚焦国内，芯片产业长期处于科技行业的短板，这使得包括华为在内的国内智能设备制造商始终受制于人。

疫情常态化下，国际经济竞争环境和态势快速变化，芯片产业中核心技术的自主可控，逐渐成为各国在新时期弱化外部供应依赖，稳定内部经济市场，持续发展民生、增强国力的关键因素。随着万物互联时代开启，多样化的芯片需求驱动产业链加速发展，国产芯片如何把握机遇尽快实现自主可控?

一、小芯片背后的大产业

1987年，台积电开创了晶圆代工(Foundry)模式，大批的中小微芯片设计公司(Fabless)应运而生，全球半导体业进入红海竞争。2000年开始在政策的支持下，我国芯片设计企业如雨后春笋般涌现，并迅速崛起。在2021年ICCAD上，魏少军博士在主旨报告《实干推动设计业不断进步》中指出，经中半协统计，国内集成电路设计业2021年销售预计为4586.9亿元，比2020年的3819.4亿元增长20.1%，增速比上年的23.8%降低了3.7个百分点，按照美元与人民币1:6.5的平均兑换率，全年销售约为705.7亿美元，预计占全球集成电路产品销售收入的比例会有所提升。随着先进工艺节点不断演进，芯片的线宽不断缩小，单颗芯片上可容纳的晶体管数量也快速增加，单位面积性能得以相应提升，促使晶体管的单位成本快速下降。然而，芯片规模呈指数性增加、芯片复杂度不断增大，提升了芯片的设计成本和设计风险，特别是中小微芯片企业独立完成一款复杂芯片的难度随之加大。对于本土IC企业而言，有一件“令人羡慕的事”，那就是在中国乃至亚洲有较多优秀的Foundry厂商，设计相关从业人员能够更方便地与Foundry厂进行沟通，如此可大大提高效率。Foundry厂商如何帮助IC企业化繁为简，且缩短开发周期成为设计企业的重要考量。芯师爷了解到，众多IC设计企业会参考Foundry的方案，且关心Foundry可以提供哪些IP方案。一个芯片制造企业所拥有的IP核数量和质量已成为其市场竞争力的核心。对此，Foundry企业把带有IP的方案推荐给客户，为客户缩短了开发时间，能更有效地获得客户。这也成为Foundry与IP企业之间互惠互利的模式，因此Foundry把IP厂商视作他们最重要的生态伙伴之一。同时，IC企业也更愿意选择成熟可靠的IP方案实现某项功能，可以降低风险和成本，并快速将芯片推向市场。得益于IP开发和IP复用技术，IC设计企业根据市场需要，及时开发出各种功能的系统级芯片(SoC)、人工智能(AI)芯片、物联网(IoT)芯片等,进而推动了国内IC设计业的高速发展，带动了我国新一代信息技术产业的发展。

二、自主的关键：所有IP全国产化

半导体IP无处不在，它就好比建筑行业的预制件。根据美国电子行业战略咨询公司IBS报告，以28nm工艺节点为例，单颗芯片中可集成的IP数量为87个，5nm工艺中单颗芯片可集成的IP数量将超过200个。IBS曾预计，全球半导体IP市场将从2018年的46亿美元增至2027年的101亿美元，增长率高达120%，年均复合增速9.13%。

当前，在全球范围内使用最广泛的IP内核来自Arm、Synopsys、Imagination以及Cadence等海外企业。据行业机构IP Nest的数据显示，作为龙头的Arm在2020年获得了超40%的市场份额。海外企业先发优势明显，在IP市场积累多年，体量大且布局全面，拥有品牌知名度及信任度，给进军这一领域的后来者造成了很大压力。显然，IP仍然是一个被海外厂商高度垄断的市场，国内IP企业市场份额相对较低且自给率低。本土IP厂商实现国产替代的道路并非坦途，特别是在先进工艺领域，国产IP尚存差距。要实现芯片产业自主可控，提升IP设计行业的整体水准、孵化本土IP领先企业势在必行。不过，半导体产业国产化具有较大空间，ICCAD数据显示，预计2027年我国半导体市场自给率有望达到31.2%。自2016年以来，我国芯片设计相关企业的数量不断攀升。根据中国半导体行业协会统计，截至2020年底，我国共计2218家芯片设计企业，同比增长24.6%。源源不断的芯片设计项目给国产IP厂商带来庞大的市场需求。

三、存储IP：本土厂商差异化的突破点

中国这几年在半导体IP领域逐渐崛起，一些有特色的IP公司，比如芯原、芯动、纳能等公司进入大家的视野。这些公司围绕接口类IP、图形/图像处理IP重点布局，也实现了一些突破。在全球前十大IP供应商中，有两家公司是以嵌入式非挥发性存储IP为主营业务的，分别是美国的SST以及中国台湾的力旺，这两家公司业务发展稳定，长期占据前十大的两席;而中国大陆的存储IP供应商里，有一家公司，锐成芯微，在嵌入式非挥发存储领域耕耘多年，已为国内设计公司提供多种成熟、可靠、有竞争力的方案。嵌入式非挥发存储IP是非常细分的一个领域。“非挥发存储”，意思是其保存的数据，在外部断电后仍然保持很长时间;嵌入式，则意味着存储模块和其他功能模块，比如模拟、数字、控制等在同一颗芯片中。相对于片外的存储器，片内嵌入式存储具有更宽的总线、更快的读取/写入速度、更强的安全性。这些嵌入式非易失性存储器IP，一般会用来存储重要的数据和程序，比如出厂ID信息、校准的系数、协议、算法、上电时序等。针对不同的产品需求和应用场景，锐成芯微开发了多种嵌入式非挥发存储IP。对于需要多次重复擦除/写入，存储容量中等的产品，锐成芯微推出了LogicFlash® MTP IP。该技术平台工艺兼容性强，开发时不需要额外光罩，同时操作起来类似闪存，能实现1千次到1万次的擦除/写入操作，非常适合电源管理芯片，无线充/快充类芯片等产品应用。对于既需要多次重复擦除/写入，存储容量又比较大的产品(比如大于128Kbyte)，锐成芯微推出了LogicFlash Pro® eFlash IP。该技术通过增加3～4张额外光罩，将MTP存储单元面积减小70%，并将重复擦除/写入的能力提高10倍，适用于复杂的电机驱动+MCU的SoC芯片或BMS的控制芯片。对于不需要重复擦除/写入，只需要保证写入的数据能够长久保存的场景，锐成芯微推出了LogicFuse® OTP IP。该技术在不增加额外光罩的前提下，可以将MTP存储单元面积减小30%以上，适用于功能简化、成本要求高的产品，比如面板驱动类芯片等。锐成芯微的嵌入式非挥发存储IP，经过十多年的技术积累和迭代，已得到国内外芯片设计公司的认可。锐成芯微通过差异化路线，帮助芯片厂商加速产品上市时间，迅速占领市场，得益于其在性能、良率、可靠性以及出货量方面表现突出，已广泛应用于消费类、通信类，以及工控和汽车电子等领域。

四、写在最后

“中国芯”正处于转折前夜，世上没有速效救“芯”丸，夯实内功是目前的重中之重。IC企业的崛起将为全产业链带来海量的国产化需求，以IP为核心的自主研发成为关键因素。

国产替代愈加迫在眉睫，快速破局的方式在不断打磨，以IP为出发点充分发挥本地优势，加强关键核心技术和重大短板的攻关，以锐成芯微为代表的IP供应商也将推动本土化浪潮向前迈进。