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芯片国产化——IP自主可控是关键!

2018-06-19
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文章转自ipcorecatalog网站微信公众号:智享微IP

美国商务部于4月16日宣布,未来7年将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术。突如其来的禁令将中兴通讯逼入绝境,也给中国集成电路产业敲醒了警钟。中国集成电路自主可控,特别是中高端芯片的自主国产化刻不容缓。

虽然国内集成电路在近几年取得的飞速的发展,但自主可控程度依然不够,对外依赖仍较大。近几年的集成电路年进口额都超过2000亿美元,2017年达2601亿美元,进出口贸易逆差也达到了最高值1932.6亿美元。

芯片国产化,特别是做到高端复杂SoC芯片的国产化,首先要解决集成电路IP(IntellectualProperty)的自主可控。IP是指集成电路设计中预先设计、验证好的功能模块,由于性能高、功耗低、技术密集度高、知识产权集中、商业价值昂贵,是集成电路设计产业的最关键产业要素和竞争力体现。随着芯片规模和复杂度的不断提高,“购买IP核+自研SoC”已成为芯片设计的主流模式。全球各企业对IP核的数量、质量和服务的需求持续不断的增加。如果说芯片是现代工业的“粮食”,那么IP可算是孕育这些“粮食”的“种子”。

但IP国产化现状比芯片国产化还要严峻。目前全球IP市场被欧美企业掌控,仅ARM和Synopsys两家企业就占据了全球IP市场60%以上的份额。在国内IP市场,国外IP的市场占有率超过85%,特别是中高端IP领域,几乎被国外IP企业垄断。国产IP企业因研发实力和产品性能等原因,仅能抢占部分低端IP市场。

高速接口类IP为例。据IPNEST统计,2016年全球高速接口IP市场接近6亿美金。其中来自美国的EDA/IP厂商Synopsys独自抢占近50%的市场份额。来自中国台湾地区的Faraday(智原科技)排名第五,仅占据3%的市场份额。国内仅Brite(上海灿芯半导体)、Innosilicon(武汉芯动科技)、Empyrean(华大九天)等拥有成熟可用的高速接口类IP,但产品性能和工艺水平都要逊于国外产品。


集成电路产业链条长,技术复杂度高,IP设计是其中极为重要的环节。IP的自主可控需要国家的支持,特别是需要国家做好顶层设计,既要做到各类IP的全面布局,又要实现关键IP的重点突破。国家的扶持要做到资源合理分配,既要遵守优胜劣汰的市场规律,又要避免同性质IP企业间的恶性竞争。

国家需要长期支持科研机构在基础IP领域的研发,加速基础IP的国产化。基础IP(如ADC、DAC、PLL等)属于SoC芯片的基本功能单元,市场需求量大,国外相关IP产品种类众多,在中高端领域已形成市场垄断,并对外技术封锁。这类IP产品前期投入大,但利润产出慢,不适合IP设计类企业投入研发。高校与研究所等科研机构可以依托国家项目支持,先期实现基础IP的技术突破,再逐步实现市场化。

IP研发技术密集度高,开发难度远大于现代SoC芯片设计。为实现IP研发技术的快速积累,国内企业可以考虑收购国外优秀IP企业。如去年Immagination被中资机构收购,4月初又任命原紫光集团的李力游博士为公司CEO,有理由相信未来国内在GPU领域会有重大技术突破。除此之外,国内企业还需密切关注开源技术,积极参加各类开源组织。如处理器领域著名的开源指令集RISC-V,其许可证采用BSD License授权,即商业用户修改后无需再开源。目前已有包括谷歌、英伟达、高通、三星、恩智浦、IBM等国际巨头企业加入RISC-V基金会,意在打破ARM在移动端处理器IP的垄断地位。国内IP企业也可以合理利用开源技术实现相关IP的自主可控。


IP研发过程长,需要不断地迭代完善。因此有必要提倡尽量使用国产IP,开拓国产IP市场,为国产IP创造不断改进提升的机会。华为海思能够生产让国人骄傲的麒麟处理器,一方面是因为华为在人才和资金等资源上的巨额投入,另一方面也得益于华为手机的广阔市场。市场的反映以及用户的反馈都是麒麟处理器迭代完善的方向和动力。随着云计算、大数据、物联网技术的兴起和快速发展,以BAT为代表的互联网公司正在创造无数个智能应用场景,推动智能化终端系统的发展。如果这些互联网巨头将创新深入到芯片和IP级别,定会为国产IP创造更巨大市场,促进国产IP水平的提高,加速国产IP产业飞速发展。令人高兴的是这一切正在成为现实,阿里几天前刚刚宣布全资收购杭州中天微(C-SKY),后者是国内拥有自主知识产权的处理器IP企业;阿里还会研发自己的神经网络芯片——Ali-NPU;百度也在去年发布了自己的AI处理器XPU。


发展集成电路产业不是短期行为,需要几十年的努力,人才培养是持续发展电路产业,实现芯片与IP自主可控的关键。国家早在2015年就建立了9所示范性微电子学院,深入开展产学研协作,鼓励企业与高校开展校企合作,协同育人,为我国集成电路产业提供源源不断的优秀人才。

从全球范围看,集成电路产业已经趋于成熟,国际资本介入集成电路产业的脚步也已经放缓,全球芯片市场近两年也在持续萎缩。目前,中国是全球最大的芯片市场,集成电路产业向中国迁移已是必然。中兴遭禁运事件并不能将中国集成电路产业击垮,反而会促进中国IC人的警醒。只要我们坚持不懈的努力,中国芯片和IP自主可控指日可待。

 


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