剖析半導體IP產業長期發展潛力

　　摩爾定律減速的影響

　　如果新節點的開發和采用速度減慢，可以認為 IP 將變得更加穩定。但似乎這個斷言與實際發生的情況正好相反。

　　首先，新節點還在繼續。“從 10nm 到 7nm 的節點遷移比 28nm 到 16nm 的節點遷移時間更短。”Cadence 的 Wong 指出，“擴散的速度超過了 IP 供應商支持所有每種新工藝方法的能力?，F在有 Bulk CMOS、finFET 和 FD-SOI。我們在同一個時間段有 16nm、14nm、12nm、10nm、7nm 共存。”

　　甚至更老的節點也在獲得復蘇。“過去在 40nm 節點時，你可能會有一個低功耗版本和一個高性能版本，”Durdan 說，“當 40nm 節點結束之后，大家都遷移到了下一個節點。但28nm 卻繼續演化到了今天，現在有原來的 28 HPP 以及 HPM 和 HPL?，F在他們還有 HPC 和 HPC+。”

　　這給 IP 開發商的利潤帶來了壓力。“這是一把雙刃劍，因為其確實通過使用這些節點提供了差異化的機會，但同時因為這些節點出現了變體，所以也是一個負擔，在下一個變體到來之前要收回投資和賺取利潤就變得更加困難了。”Durdan 繼續說，“這給 IP 供應商帶來了一些困難，因為他們必須進行投資，才能跟上每家代工廠每個工藝節點的每種變體。”

　　如果客戶沒有遷移到新的更小的節點，那還會帶來新的情況。“我們將如何增加下一代系統的性能?” RISC-V 執行總監 Rick O’Connor 問道，“大家達成共識的看法是專用異構內核，而且是大量這種內核。如果你在打造一款物聯網設備，你就不需要服務器級別的機器所使用的所有指令。如果一款物聯網設備每隔幾分鐘才處理幾個數據包，那你就不需要用 x86 設備來驅動它。RISC-V 讓你可以為下一代你想運行的確切應用構建這些多核異構平臺或嵌入式的專門實現的單核。”

　　事實上，這個行業正在尋求越來越大的多樣化。“IP 市場還有巨大的增長空間，但其中大部分都是專用的，”Gary Smith EDA 的首席分析師 Laurie Balch 說，“這個行業的解決方案是開發多種不同解決方案的組合方案，而不是開發一個許多人都可以使用的單一平臺。這是針對小眾用戶的定制產品，在 EDA 行業中，這些產品變化得比工具更快。”

　　新工藝的快速發展確實給 IP 用戶和代工廠帶來了潛在的問題。“有很多客戶并沒有他們自己的 IP，嚴重依賴于第三方的 IP 生態系統。”Durdan 指出，“如果代工廠不能為他們的節點維持一個可行的第三方 IP 生態系統，那就會限制那些目標是有自己的 IP 的客戶。”

　　不斷演化的標準

　　標準可能有用，也可能毫無幫助。

　　計算機科學家 Andrew Tanenbaum 在 1981 年寫道：“在標準方面，好就好在你有很多標準可選。而且就算你不喜歡所有這些標準，你也只需要等待下一年的模型。”

　　隨著這個思路，標準其實并不穩固。“標準在不斷演化，工藝越變越復雜。” Synopsys 解決方案組營銷副總裁 John Koeter 說，“所以在一個給定工藝節點，更復雜的協議以及該協議的更艱難的實現不僅會保持價格穩定，甚至還會導致上漲。 PCI Express 很復雜，USB 很復雜，大多數公司只想把它交給一家 IP 提供商，他們希望提供商能為他們的 SoC 需求做好配置。”

　　這些標準也還有重要的物理 IP 部分，需要專門的設計技巧。

　　“有兩件事在驅動 IP 供應商不得不持續投資。一是工藝技術以及代工廠開發出該工藝技術的變體的速度。另一個是新版本的標準。曾經有 LPDDR4 和 LPDDR4x(低電壓版本)，然后有了 LPDDR5——在不斷演化。”

　　行業整合

　　該行業面臨的另一個阻力是半導體行業內的整合。這會改變大公司的規模經濟嗎?

　　“如果你是一家每年做三款芯片的中小型公司，那么從頭開發 IP 將不具有任何成本效益。”Koeter 說，“但如果你是一家每年做 10 或 20 款芯片的大公司，那么就可能改變開發還是購買的經濟模式，那么也就可能會內部開發一些 IP。這樣做還有一些其它好處，包括更強的控制和更大的靈活性。而且相對通用芯片市場而言，還可以為特定芯片的 IP 做更多優化。”

　　一些公司可能還有經濟激勵。One Spin 的 Kelf 解釋說：“如果商業模式是基于版稅的，當你有兩家公司為同一個 IP 支付版稅時，它們會整合，否則它們需要為同樣的投資支付雙倍的版稅，它們可以把這筆投資用來開發這個 IP。”

　　但這個說法似乎和現在發生的情況不符。“有一個有趣的相反的情況。”Durdan，“一些公司認為每個業務單元都需要能自力更生，它們并不相信開發 IP 并將其提供給多家企業的中心化企業組織。過去，它們有大型的中心開發部門，但現在它們是遠遠更加去中心化的結構。”

　　這也假定了每個部門都有相同的需求。“產品可能是千差萬別的，所以一個業務的需求可能不同于另一個部門的需求。”Durdan 說，“所以即使公司變得更大了，買的晶圓更多了，也不意味著它們會擴張在 IP 方面的投資。”

　　Koeter 也將這個與 IP 一開始被外包的原因聯系了起來。“沒有人有足夠的工程師可以跟上他們的任務。只是因為它必須要正確地完成，并不意味著這會讓芯片不同——所以其基本的平衡沒有變化。其次，隨著工藝技術的爆發式發展，內部團隊不僅必須為一種工藝變體而設計，而且還可能涉及到 3、4或 5 種變體。在這一點上，將其外包給投資了 40 種工藝變體的公司可能更有效。”

　　NetSpeed 的 Mohandass 也覺得沒什么根本變化。“是的，半導體行業內部確實有整合，但這其實有助于 IP 產業。IP 產業是一種購買或開發的決策，人們將會尋找可以直接買來用的 IP，并利用自己的專用技術保存內部的差異化。”

　　IP 還會繼續

　　目前還幾乎沒有什么危險的跡象。“所有的公司都會隨時間購買 IP，因為這能得到的更高的投資回報率，任何人都無法承擔失敗的后果。” Flex Logix 的 CEO Geoffrey Tate 說，“和幾家高質量的、證明了自己的且價格合理的 IP 供應商合作會更好，而不是冒內部開發團隊失敗的風險。在十年內，如果還有公司在可以購買現成可用的 IP 時還選擇內部自己開發，我會感到非常驚訝。”

　　“我的死亡報告被嚴重夸大了。”——馬克·吐溫

　　“我們很高興地報告聯盟很強大，”Wong 說，“IP 產業很健康，并且還將繼續創新。”