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国产IP成长综述:中国需要有自己的芯片标准吗?能否建立起来?_芯片_中国

乖囧猫 2024-12-23 22:11:27 0

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有了IP,繁芜的芯片设计就不须要全部由设计者来完成,而是采取设计者自主设计加上IP的办法来实现,降落了芯片设计的繁芜程度。
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、繁芜的芯片。

从X86到ARM,再到RISC-V

对付芯片设计而言,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,须要商业收费授权之后才能够利用。
因此,IP须要遵照一些规则去设计,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阐明。

国产IP成长综述:中国需要有自己的芯片标准吗?能否建立起来?_芯片_中国 智能

作为环球领先的IP供应商,Arm公司先是定义了ARM架构。
目前,全天下超过95%的智好手机和平板电脑都采取ARM架构。
在ARM架构之下,是各种各样功能的IP,比如微掌握器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。

Arm公司的IP产品(图源:Arm公司官网)

在由中国集成电路创新同盟辅导,中国集成电路设计创新同盟、中国半导体行业协汇合成电路设计分会、国家 " 芯火 " 双创基地、苏州市高新区共同主理的 "2021 中国集成电路设计创新大会暨 IC 运用展览会"(简称 ICDIA )上,芯来科技实行总裁彭剑英博士表示,从最早的PC得手机,再到物联网。
我们先是经历了“X86时期”,这个时期我们记住了英特尔、AMD。
到了“ARM时期”,我们记住了高通、苹果等。
从生态丰富程度来看,ARM是最广泛的,从手机到物联网终端,现在开始冲击做事器市场。
从发展周期来看,一个主流架构要盘踞市场,从它的涌现,到它的发展,再到它的稳定,末了到它霸占一定的市场比例,这期间须要经由十几、二十几年的发展周期。

实际上,从“X86时期”到如今的“RISC-V时期”,时期的名称在交替,芯片的侧重点也在发生改变,但上一代的产物并不是说会彻底消逝,而是依然在发挥着巨大的浸染,就像电脑的CPU一样。
因此,对付立志要实现超越的“中国芯”而言,每一时期的技能和产品都须要补齐短板。
在这个中,IP丰富度和质量是一个很主要的评定标准。

正如沐曦集成电路创始人、CEO陈维良先容企业时谈到的,GPU是X86时期就涌现的,英特尔至今的模式是CPU搭配集成的GPU一起卖,这是一个难度非常高的领域,须要很强的系统化能力。
这个中包括了IP,沐曦核心团队此前在GPU IP、设计、产品化方面有全套的履历,这是一个根本。

不可否定,RISC-V是一个巨大的家当机会。
但正如彭剑英所言,本日的RISC-V在海内涌现第一家公司芯来科技至今只有三年的韶光,从IP设计到终极的芯片上市,这中间会有3-5年的沉淀期,因此还处于早期阶段。
虽然兆易创新和乐鑫等公司推出了一些产品面市,但要论市占好比今还为时尚早。

“中国芯”背后的IP力量

芯片并不是一个新观点,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、掌握器IP……

统计数据显示,IC的繁芜度以每年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这个词涌如今各个公司的演议和访谈中。

上面已经提到,沐曦集成电路的核心团队在GPU方面有较为全面的履历,而创始人陈维良自己在GPU架构IP和产品化方面都有履历。
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。

芯耀辉科技则是海内专注于IP研发的公司。
芯耀辉科技CTO李孟璋提到,IP自身繁芜度越来越高,须要全方位的验证,芯片级验证、系统级验证、可靠性验证和兼容性验证等须要IP团队耗费巨大的心力。
这个中也蕴含着各种创新,IP和封装技能结合而来的前辈封装,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。
芯动科技技能总监高专谈到,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设计须要承担设计风险和前辈制程两个方面的压力,IP设计要紧跟新标准和新工艺。
芯动科技一贯都关注接口IP的发展,目前已经有50亿颗IP核运用在客户的芯片中。
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,是海内第一家专注做RISC-V处理器IP以及相应办理方案的公司。
从2018年的零到如今的全系列IP办理方案,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。

而海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”发展要看重研发,有一个很关键的点便是,在各个国产芯片公司内部,核心团队须要有人在IP方面是善于的。

中国是否须要有自己的芯片标准?

上文中,我们已经讲过环球IP发展的大势,以及“中国芯”背后的IP力量。
在这个根本上,我们去思考一个目前在海内非常热门的话题,那便是中国需不须要有自己的芯片标准?

龙芯中科董事长、中科院打算研究所研究员胡伟武比来表示,Wintel(Windows+Intel)和AA (Arm+Android)模式在环球范围内具有垄断性地位,中国要实现家当的创造须要建立起第三套体系。
一旦有了自己的体系,即便是掉队的工艺也能够有很好的用户体验。

关于打造中国自己的操作系统这一点,华为事宜已经解释,操作系统也会成为“卡脖子”的环节,华为手机在环球除海内以外的业务便深受其累,运用生态能够决定背后的用户生态。

但这背后还有一个更深层次的问题,那便是上述我们提到的IP干系的公司中,除了芯来科技在基于开源架构RISC-V打造IP矩阵,其他所提到的这些IP公司都在遵照“X86架构”和“ARM架构”这些主流架构干工作。

实际上,即便是RISC-V架构也不是中国自己的体系,而是一个开源的架构。
因此,作为芯片家当创新的先锋,海内各大IP公司基本都是在环球化的芯片标准下连续做创新。

而IP的玩法本身也在进化,Chiplet模式已经被广泛的认可。
芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民在主题为《芯粒(Chiplet)的机遇和寻衅》中提到,2024年,采取Chiplet的处理器芯片的环球市场规模将达58亿美元,比2018年的6.45亿美元增长9倍,到2035年将达到570亿美元。
对付半导体IP来说,升级为Chiplet供应商,可提升IP的代价且有效降落芯片客户的设计本钱。

不得不说龙芯中科是少数派。
早在十年前,龙芯中科就曾带头履行“中国国家指令集架构操持”。
此前“中国芯”刚开始大热时也有划分标准,面向CPU则须要:1、研发机构安全保密;2、指令系统能自主可持续发展;3、核心源代码必须是自己编写。
看看此中代表——龙芯中科的坎坷路,至今依然和MIPS IP牵丝扳藤,先是被MIPS起诉以缴纳授权费办法和解。
如今又被取得MIPS中国区独家经营权的上海芯联芯质疑其“彻底”抛弃MIPS并发布自主指令系统的宣扬宣布未经干系方佐证,与事实严重不符,已经危害了上海芯联芯的合法权柄。
因而,上海芯联芯哀求龙芯中科公开“LoongISA”和“LoongArch”手册的完全内容。
至今,龙芯中科还没有给出回应。

图源:上海芯联芯官网

当前,正处于龙芯中科上市的关键期间,此番事情如果不能够得到合理解决,公司将背负很大的舆论压力,也须要面临上海芯联芯的诉讼问题。

龙芯中科上市进度(图源:企查查)

作为“中国半导体IP第一股”,芯原的IP覆盖了图形、视频、数字旗子暗记、神经网络处理等,与环球各大晶圆代工企业都有过互助,研发实力可见一斑。
但戴伟民并不建议中国搞一套自己的芯片标准,力主持续推动中国集成电路家当RISC-V生态培植。

从X86到ARM再到RISC-V,“中国芯”这一次的上车速率并没有明显掉队,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,或者在干系公司中能够看到从事过IP研发的核心职员。
IP被认为是芯片家当的灵魂,在“中国芯”发展进程中的浸染是巨大的。

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,还是重新努力别辟门户,投票区给出你的答案。

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