牛芯半导体董事长栾昌海：高端接口IP助力中国芯可持续发展｜峰会特别报道

|IP难做，但一定要坚持做下去

在芯片设计的上游供应链中，IP是技术含量最高的价值节点之一。IP由于其性能高、功耗优、成本适中、技术密集度高、知识产权集中的特性，已成为集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力的体现。12月24-25日，由张江高科、全球领先的半导体产业智库芯谋研究联合举办的“第八届张江高科·芯谋研究集成电路产业领袖峰会”在上海浦东召开，牛芯半导体董事长栾昌海发表相关主题演讲，阐述IP如何助力中国芯实现可持续发展。随着芯片设计复杂度提升，EDA和IP成为简化芯片设计的两大手段。“EDA工具是电子代替人脑，除了借助EDA之外，还可以将某些特定功能模块化，这就是知识产权核（IP）。”IP是半导体金字塔的基石。2021年全球半导体IP市场规模约为55亿美元，对应全球半导体市场规模约为6146亿美元，换言之每1美元的IP支出将带动和支撑约110倍价值的芯片市场。作为芯片设计的“乐高”，IP是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序，是指在集成电路设计中已验证的、可重复利用的、具有某种确定功能的、具有自主知识产权的设计模块，其与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的集成电路工艺中。随着芯片越来越复杂，芯片设计公司通过使用IP核，可以减少设计工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。当EDA设计需要某些功能的时候，就可以将植入了此功能的IP拿来直接使用，而不用再重新设计，“这也反映了整个集成电路产业的分工。”半导体IP分类可大致分为接口IP、处理器IP、物理IP、数字IP四大类，过去十年间，下游数据爆发性增长带来更高带宽的数据交换需求，更高速的接口协议应运而生，接口IP市场实现快速发展。栾昌海指出：“现在国产化替代的重要芯片都会用到接口IP，包括各种CPU、GPU、DPU（XPU）、FPGA芯片、数字信号处理DSP芯片、网络交换芯片、数据转换芯片等，数据中心、下一代智能体——车载车规等应用也会用到接口IP。”接口互联技术应用场景广阔，接口类IP增长潜力巨大。有数据显示，全球IP产业增速远超IC设计产业，接口IP产业增速更高，2022年接口IP市场规模将达到15.5亿美元。接口IP已成为市占率第二的IP种类，预计2025年市占率将超过CPU。据IPnest 2022预测，接口IP市场增量将主要来自于与数据中心关联度较高的PCIe、DDR和以太网/D2D。越是先进工艺的芯片，使用的IP数量就会越多。随着工艺的持续演进，线宽不断缩小，芯片中晶体管数量大幅提升，单颗芯片可集成的IP数量也大幅增加。如今，IP已形成众多的协议标准，而一个复杂的接口协议就可能有数千页。然而读通协议只是第一步，如何通过设计来满足下游不同场景的应用需求，并在面积、功耗和性能指标等方面兼顾兼容性、鲁棒性、抗干扰性等，才是IP开发的重点和难点。由于（1）核心算法复杂（2）标准众多、适配技术指标繁多（3）标准迭代、速率翻倍、工艺节点和传输制式演进迅速（4）数模混合设计需要大量仿真验证、依赖经验等原因，接口类IP技术壁垒高筑，加之国内起步较晚，目前行业国产化替代程度还比较低。从半导体IP全球竞争格局来看，中国企业在全球市场份额的占比低于2%，美国企业占据全球EDA和IP市场的74%。栾昌海将IP称之为芯片行业可持续发展的支柱，“IP标准基本都是由国外主导编制，但我国现在也在积极组织开发自己的接口标准。”栾昌海认为：“虽然IP是一门难做的生意，但基于其重要性和自主可控的必要性，国产化将是一个非常有意义的事业，一定要坚持做下去”。自成立以来，牛芯半导体一直致力于SerDes、DDR等中高端接口IP的开发，产品在5G通信、AI运算、智慧终端、网络交换、基站芯片、云计算、服务器、存储等领域均有应用，累计服务客户超过100家。Chiplet将是扩展摩尔定律的关键技术，但Chiplet背后实际是先进封装技术+接口IP技术。Chiplet也称为D2D（die to die）互联，die间的连接模式有串行模式如SerDes，及并行模式如HBI和HBM等。实现D2D互联需要更优化的SIPI设计和验证、多晶片SIP ESD保护、PVT检测和自动调准等综合解决方案。栾昌海介绍，牛芯半导体开发的的D2D产品可支持多工艺节点异构集成，具有更高传输速率和带宽，兼具优异的PPA性能，可提供多系列PHY和MAC完整解决方案。牛芯半导体深圳总部已建成标准测试实验室，配备高速误码仪、高速示波器、高低温试验箱等超千万级专业测试设备，可以独立完成SerDes/DDR眼图和抖动测试、抖动容限测试、温度循环和热冲击测试、环回测试等多项测试。作为IP行业的后来者，在机遇面前，牛芯半导体期望与国产芯片设计厂家达成更默契的合作，共同打造全方位的芯片国产化生态。



关于芯谋研究：
芯谋研究（ICwise，官网：www.icwise.com.cn）致力于成为一家根植于中国的世界级半导体及电子行业权威的研究机构，2021年荣获上海市集成电路行业协会20周年“行业特殊贡献奖”。芯谋研究拥有众多优质的合作伙伴，曾为广东省、重庆市、安徽省、合肥市、绍兴市等各级地方政府制定针对性的半导体产业发展规划。芯谋研究的客户群体覆盖全球半导体各产业链头部企业，是具有国际影响力的中国半导体产业研究智库。
目前，芯谋研究拥有五大部门。
数据研究部：该部门基于研究团队对产业的深入理解，通过与产业界的广泛联系和全面调研，建立一手产业市场数据库，并发布权威市场数据、动态追踪和提供标准报告产品。
企业服务部：该部门提供全球及国内的半导体产业研究服务，主要针对客户的个性化、特色化需求提供定制化的研究服务和顾问式服务。
政府服务部：该部门服务于中央、地方各级政府及相关部门委局办，助力政府与企业建立广泛交流与合作。
产业投行部：该部门服务半导体产业的投融资双方，打造从0到IPO之后的全周期投融资服务能力，为企业的股权融资、并购重组等提供完整的解决方案。研究评论部：秉持“求稳不求快、求精不求新、求深不求宠、求质不求量”的宗旨，坚持原创、深度的内容，从新闻到观点、从现象到本质、从问题到方案。
2015-2022年，芯谋研究已连续举办八届芯谋研究集成电路产业领袖峰会，领袖峰会已成为国内最有影响力的产业峰会之一。2022年6月，芯谋研究在广州南沙成功举办为期两天的IC Nansha 国际集成电路产业论坛，众多省市领导及业内领袖齐聚南沙，共商集成电路产业发展大计。2021年芯谋研究打造了线下沙龙品牌芯片大家说/I Say IC！，致力于成为最具影响力的IC人沙龙品牌。

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