指甲蓋大小的芯片，可能是人類目前能夠創(chuàng)造的最細(xì)微、最宏大的工程——上百億個晶體管集成在一起——可謂一座微縮的城市。

　　正如城市中建筑需要大量預(yù)制件，芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體IP作為設(shè)計上游關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，就像建筑行業(yè)中的“預(yù)制件”，以搭積木式的開發(fā)模式幫助縮短芯片開發(fā)時間、降低研發(fā)風(fēng)險。

　　但全球前十IP供應(yīng)商主要來自英美，國外巨頭壟斷下，國產(chǎn)IP的新鮮血液能否為市場競爭帶來新活力？國產(chǎn)IP又如何突圍？

　　近日，國內(nèi)半導(dǎo)體IP初創(chuàng)企業(yè)芯耀輝科技有限公司董事長兼聯(lián)席CEO曾克強在上海浦東張江接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）專訪時表示，中國的半導(dǎo)體IP需求“已經(jīng)到了一個即將爆發(fā)式增長的時期”。盡管目前國產(chǎn)IP行業(yè)還較為薄弱，但他堅信現(xiàn)在是厚積薄發(fā)的最好時機，中國人可以靠自己研發(fā)出面向未來的IP技術(shù)，前提是必須吸引到中國最頂尖的人才。

　　曾克強曾在國際頂尖IP設(shè)計企業(yè)新思科技（Synopsys）任中國區(qū)副總經(jīng)理，在新思科技的20多年里一直負(fù)責(zé)芯片EDA和IP的市場產(chǎn)業(yè)化落地，他敏銳捕捉到半導(dǎo)體IP市場的高速增長，但外商市占率超90%，中國急需自主研發(fā)的先進IP技術(shù)和產(chǎn)品。

　　IP設(shè)計不是閉門造車，沒有和客戶十幾年的量產(chǎn)、磨合、迭代，研發(fā)IP根本不現(xiàn)實。從過去30多年全球IP發(fā)展歷程看，技術(shù)的快速迭代和市場應(yīng)用新需求的出現(xiàn)共同推動了IP產(chǎn)業(yè)的突破。而當(dāng)前的中國，芯片應(yīng)用走在世界前沿，這是這一特殊時代中能夠看到并把握的機會。

　　今年6月是芯耀輝成立一周年的日子，曾克強帶領(lǐng)各路團隊登高慶祝?！按蠹叶几杏X我們做的是順應(yīng)時代的事，大家有同一個夢想、同一個信念，關(guān)鍵是把人聚在一起?！?/p>

　　專訪時間定在上午10時，澎湃新聞記者達(dá)到時，他剛剛結(jié)束一個會議。在1個多小時的采訪里，曾克強激情澎湃，親歷中國缺“芯”之痛，“那時候大家已經(jīng)有一種感覺，如果有一天IP被卡脖子怎么辦？”曾克強說，他們這一代半導(dǎo)體人必須站出來，“我們真的應(yīng)該要為產(chǎn)業(yè)做點事情了?！?/p>

　　“我們的團隊又恰恰是在全球頂尖的公司有過數(shù)十年的積累，所以我們有責(zé)任和使命創(chuàng)立一家自主研發(fā)的中國IP企業(yè)，突破卡脖子問題，為國家、為產(chǎn)業(yè)解決問題?！?/p>

　　芯片中的“預(yù)制件”：縮短開發(fā)時間，串聯(lián)芯片設(shè)計和制造

　　半導(dǎo)體IP核是系統(tǒng)芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)鏈上游的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。它是經(jīng)過驗證的、具有特定功能的可重用芯片模塊。終端產(chǎn)品復(fù)雜多樣，芯片設(shè)計難度提升，研發(fā)資源和成本持續(xù)增加，促使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工不斷細(xì)化，IP產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生。

　　由于經(jīng)過驗證且可重復(fù)使用，半導(dǎo)體IP核就像建筑行業(yè)中的預(yù)制件，當(dāng)前國際上絕大部分芯片企業(yè)在設(shè)計芯片時會采用IP，通過購買成熟可靠的IP方案實現(xiàn)某個功能，縮短芯片開發(fā)時間，降低研發(fā)風(fēng)險，很快搭起一棟建筑。根據(jù)美國電子行業(yè)戰(zhàn)略咨詢公司IBS（International Business Strategies，國際商業(yè)戰(zhàn)略公司）報告，以28nm工藝節(jié)點為例，單顆芯片中已可集成的IP數(shù)量為87個。當(dāng)工藝節(jié)點演進至5nm時，可集成的IP數(shù)量超過200個。

　　單顆芯片可集成IP數(shù)量增多為更多IP在SoC（系統(tǒng)級芯片）中實現(xiàn)可復(fù)用提供新的空間。IP在集成電路設(shè)計與開發(fā)工作中已是不可或缺的要素，推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和芯片技術(shù)的進一步發(fā)展。

　　IBS曾預(yù)計，全球半導(dǎo)體IP市場將從2018年的46億美元增至2027年的101億美元，增長率高達(dá)120%，年均復(fù)合增速9.13％。半導(dǎo)體IP無處不在，它可以分為處理器IP、接口IP、物理IP等，其中高速接口IP量大面廣，比如手機充電、和外部交換數(shù)據(jù)就要用到USB接口。由于手機應(yīng)用爆發(fā)式增長，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來越大，接口IP的數(shù)據(jù)傳輸速率越來越快，否則就會影響手機性能和用戶體驗。

　　曾克強舉了個例子，“USB接口日常大家使用已經(jīng)好多年了，仔細(xì)觀察可以看到形態(tài)發(fā)生了很多變化。以前是比較厚的接口，后來到type c然后一直到現(xiàn)在用蘋果里面lightning，它都屬于接口IP。”

　　“接口IP從USB2.0到3.0、3.1到現(xiàn)在最新的4.0，傳輸速度提高了85倍?！边@也意味著，以前我們從手機導(dǎo)出一部全高清視頻動輒需要以小時為單位計量，而現(xiàn)在不到一分鐘就能導(dǎo)出一部更高質(zhì)量的8K視頻了。

　　再比如，計算設(shè)備都需要存儲數(shù)據(jù)并與CPU交互數(shù)據(jù)，這就要用到DDR內(nèi)存接口IP。曾克強介紹，現(xiàn)在的游戲都以畫質(zhì)精美而著稱，實現(xiàn)逼真畫質(zhì)的前提是設(shè)備可以進行大量數(shù)據(jù)運算和處理來完成渲染，這需要高帶寬、大容量存儲支持。

　　DDR接口就是為了滿足這一需求而不斷迭代，當(dāng)前最先進的DDR接口是DDR5和LPDDR5。采用最先進的DDR接口已經(jīng)成為電子終端差異化產(chǎn)品和市場的重要手段之一。

　　隨著個人計算機產(chǎn)業(yè)向手機產(chǎn)業(yè)邁進，電子終端產(chǎn)品更加復(fù)雜多樣，芯片設(shè)計復(fù)雜程度大幅提升。曾克強說，IP設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也在朝著帶寬更大、數(shù)據(jù)量更大、傳輸速率更高、功耗更低的方向發(fā)展，因此研發(fā)難度也就更大。

　　對于芯片生態(tài)來講，IP也是供應(yīng)鏈的重要一環(huán)。由于居于產(chǎn)業(yè)鏈上游，它對全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新具有重要作用，也能帶動下游發(fā)展。

　　IP公司的價值就是預(yù)先設(shè)計芯片里通用的功能，并且讓其具備高可靠性和高兼容性，讓芯片公司可以直接復(fù)用而無需再承擔(dān)研發(fā)風(fēng)險并節(jié)省開發(fā)時間。

　　而一個成熟的IP要被充分驗證，才能避免給芯片廠商帶來風(fēng)險。要知道，芯片行業(yè)是一個幾乎沒有容錯空間的產(chǎn)業(yè)，一個先進工藝芯片的流片成本就是數(shù)億美元級別。

　　另一方面，IP和芯片制造（芯片代工產(chǎn)業(yè)）休戚與共。曾克強說，每家芯片制造公司都有其獨特芯片工藝，工藝和工藝的名字在公眾看來都差不多，比如14nm工藝或7nm工藝，但技術(shù)路徑百花齊放，同納米級別的工藝參數(shù)也大相徑庭。IP研發(fā)需要配合每一家芯片制造公司的獨特工藝去設(shè)計產(chǎn)品，才能保證下游芯片公司的“IP選擇自由”。

　　“所以芯片制造公司也把IP廠商視作他們最重要的生態(tài)伙伴之一”，曾克強告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），“中國的半導(dǎo)體行業(yè)正在奮力追趕，以對標(biāo)國際先進工藝為當(dāng)前目標(biāo)，芯耀輝也是其中一員?！?/p>

　　外商市占率超90%，半導(dǎo)體IP研發(fā)難在哪？

　　半導(dǎo)體IP市場參與者可大致分為兩類：一類是與EDA工具捆綁型的半導(dǎo)體IP供應(yīng)商，如美國的新思科技（Synopsys）；一類是只提供專業(yè)領(lǐng)域半導(dǎo)體IP的供應(yīng)商，如英國的ARM公司、Imagination。這些企業(yè)都成立于上世紀(jì)八九十年代。

　　而如今使用最廣泛的半導(dǎo)體IP也主要來自它們。IP領(lǐng)域調(diào)研機構(gòu)IPnest調(diào)查顯示，2019-2020年全球半導(dǎo)體IP供應(yīng)商銷售收入市場占有率分布中，排名前二的依次是ARM和新思科技。其中ARM在2020年的市占率為41%，新思科技為19.2%。僅這兩家企業(yè)就占據(jù)了全球六成半導(dǎo)體IP市場。

　　“國內(nèi)IP基本上就是處于被卡脖子狀態(tài)。”一位芯片從業(yè)人員對澎湃新聞（www.thepaper,cn）表示，“就連國內(nèi)設(shè)計最強的芯片設(shè)計企業(yè)這塊也得仰賴外方，更別提其他的芯片公司了?！?/p>

　　半導(dǎo)體IP的外商市占率超90%，中國急需自主研發(fā)的先進IP技術(shù)和產(chǎn)品。但中國半導(dǎo)體IP至今沒有成功突圍，曾克強說，主要挑戰(zhàn)來自三方面。首先是快速升級的各種接口IP標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，這決定了IP研發(fā)不是一蹴而就的事情，而是需要長期投入。

　　其次是IP研發(fā)需要持續(xù)跟蹤各芯片制造公司的工藝演進，必須具備工藝制程的快速移植能力。

　　最后，把協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)集成到IP，并針對各家工藝制程做定制化后，還必須與下游芯片設(shè)計公司共同進行芯片驗證并大規(guī)模量產(chǎn)才能保證IP產(chǎn)品的市場化落地。

　　“本土的IP標(biāo)準(zhǔn)本身起來得就比國外慢，再加上技術(shù)沒有積累?！鄙鲜鲂酒瑥臉I(yè)人員表示，14、12納米IP當(dāng)前是國內(nèi)稀缺技術(shù)。“做出來真正在市場上有客戶規(guī)模使用，真正受到市場檢驗的先進工藝IP，幾乎是空白?！倍F(xiàn)實是，高性能計算、5G、智能汽車等新應(yīng)用的發(fā)展都需要先進工藝IP來支撐。

　　“IP不好做，做好IP更難?！痹藦娞寡裕雽?dǎo)體IP不是科學(xué)發(fā)明，而是一個典型的工業(yè)技術(shù)，一門跨學(xué)科、長產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)工程。工業(yè)工程的發(fā)展是沒有捷徑的，需要技術(shù)積累、產(chǎn)品迭代、產(chǎn)業(yè)配套、生態(tài)鏈協(xié)同，缺少任何一環(huán)，都沒法進步。

　　拿產(chǎn)品迭代來說，一個IP產(chǎn)品光設(shè)計起碼需要一年時間，完成設(shè)計后，芯片要生產(chǎn)、測試、返回終端用戶試用，從小批量試用到大批量試用，這個過程起碼要兩年?！斑@還是普通的芯片，如果遇到高性能計算服務(wù)器上用的復(fù)雜芯片，光設(shè)計一年時間就不夠了?！鄙鲜鲂酒瑥臉I(yè)人員表示，這一代產(chǎn)品生產(chǎn)出來以后也可能會出現(xiàn)各種問題，有些可以打個補丁用軟件解決，有些必須修改硬件，也就是做工程修改命令（ECO，Engineering Change Order）。

　　“ECO還是說你能找到這個問題在哪里，做一個ECO就半年，這一改，再去生產(chǎn)制造，回來差不多就是9個月以后?！痹撔酒瑥臉I(yè)人員表示，而經(jīng)常碰到的問題是，硬件修改勉強通過，但客戶希望下一代產(chǎn)品不再出現(xiàn)這一問題，“要做得更好，就得陪客戶再做一代，這一代又是兩三年過去了。等到兩三年過去，可能新的標(biāo)準(zhǔn)又出來了。”

　　所以IP研發(fā)需要長期積累，曾克強也表示，“沒有和客戶十幾年的量產(chǎn)、磨合、迭代，研發(fā)IP根本不現(xiàn)實?！边@樣的跨越不是砸錢就能解決的。

　　厚積薄發(fā)的最好時機：國產(chǎn)IP如何突圍？

　　全球半導(dǎo)體IP市場不斷增長。道阻且長，行則將至，國產(chǎn)IP的機會和出路在哪里？

　　從過去30多年的發(fā)展歷程來看，技術(shù)的快速迭代和市場應(yīng)用新需求的出現(xiàn)共同推動了IP產(chǎn)業(yè)的突破。曾克強說，全社會轟轟烈烈的數(shù)字化發(fā)展，讓中國發(fā)展為全球最大的芯片應(yīng)用市場，數(shù)字化和各行各業(yè)的結(jié)合也把中國的芯片應(yīng)用推至了世界的前沿。

　　芯片技術(shù)無疑是中國發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的底層技術(shù)支持。而今天，越來越多過去只做應(yīng)用的系統(tǒng)公司也計劃從底層硬件實現(xiàn)產(chǎn)品差異化，開始布局芯片。

　　曾克強曾任職新思科技中國區(qū)副總經(jīng)理，在新思科技的20多年里一直負(fù)責(zé)EDA和IP的市場產(chǎn)業(yè)化落地。他敏銳捕捉到，中國的半導(dǎo)體IP需求“已經(jīng)到了一個即將爆發(fā)式增長的時期”。

　　“中國的系統(tǒng)公司以前專注做應(yīng)用，今天都紛紛開始入場做芯片，包括BAT和后起之秀如字節(jié)跳動，這些公司非常擅長定義芯片的需求來支持應(yīng)用的落地，這已經(jīng)成為未來的市場趨勢?！痹藦娬f。

　　“除此之外，還有很多電子終端公司也加入其中，代表性的是電器制造商格力、造車的小鵬汽車，再比如做手機的小米和OPPO。我相信IP可以為這些造芯新勢力提供巨大的價值，但要有全新的IP設(shè)計方法學(xué)來支撐?！?/p>

　　曾克強用拍照打了個比方：以前拍照大多會用單反相機，但現(xiàn)在基本上只有發(fā)燒友在用，普通用戶一個手機相機就可以拍出不亞于以前單反相機質(zhì)量的照片，“用戶不用去管光圈、快門，手機都處理好了，甚至連后期都做進去了。”

　　做IP也一樣，曾克強說，未來的IP不只是設(shè)計一個個小而精的接口IP，還要做成IP子系統(tǒng)，讓系統(tǒng)公司和芯片公司更容易通過集成IP來迅速做出大規(guī)模的系統(tǒng)芯片，滿足數(shù)字時代應(yīng)用市場的多元化需求。

　　與此同時，設(shè)計IP的方法學(xué)也需要革新，這樣才能滿足造芯新勢力的實際需要，“把人工智能、云化這些技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的IP設(shè)計中，解放工程師的創(chuàng)造力，才是面向未來全面技術(shù)革新，這和以前的方法學(xué)會完全不一樣?！?/p>

　　走在世界前沿的應(yīng)用市場，是這個特殊時代中能夠看到并把握的機會，也是國產(chǎn)IP換道超車的不二路徑。國內(nèi)IP企業(yè)還未“成長到位”，市場需求已爆發(fā)?！皶r代呼喚我們創(chuàng)業(yè)，來成立一家擁有自主產(chǎn)權(quán)的中國IP公司?！?020年6月，芯耀輝在珠海成立，不到一年累計融資10億元，聚集200多位國內(nèi)國際頂尖人才，80%在芯片行業(yè)擁有15年以上工作經(jīng)驗。

　　芯片產(chǎn)業(yè)分工合作明確，IP要基于芯片設(shè)計公司的工藝開發(fā)。芯耀輝成立之初研發(fā)14納米、12納米IP，這是國內(nèi)可以量產(chǎn)的最先進工藝。這批先進工藝IP已陸續(xù)推向市場并收獲良好反響，“我們還在和國內(nèi)的代工廠一起合作研發(fā)更先進工藝的IP?！?/p>

　　盡管目前國產(chǎn)IP行業(yè)的發(fā)展還較為薄弱，但曾克強堅信，現(xiàn)在是厚積薄發(fā)的最好時機，中國人可以靠自己做出IP，前提是必須吸引到中國最頂尖的人才。

　　擁有30多年行業(yè)經(jīng)驗，曾經(jīng)帶領(lǐng)新思科技全球IP解決方案事業(yè)部并在Intel擔(dān)任全球副總裁的Anwar Award（安華）與美國電機電子工程師協(xié)會IEEE Fellow、澳門大學(xué)和里斯本大學(xué)雙博士余成斌均先后加入芯耀輝，分別擔(dān)任全球總裁和聯(lián)席CEO。

　　余成斌是澳門大學(xué)集成電路國家重點實驗室聯(lián)合創(chuàng)始人， 也是Chipidea澳門微電子聯(lián)合創(chuàng)始人。2009年Chipidea被新思科技收購后，他曾任IP研發(fā)總監(jiān)，領(lǐng)導(dǎo)新思科技在亞太及大中華地區(qū)混合信號IP研發(fā)設(shè)計團隊從事先進接口IP設(shè)計和開發(fā)。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，澳門大學(xué)在模擬和數(shù)?；旌想娐穼W(xué)術(shù)研究上是世界級水平，人才輩出，與IP設(shè)計緊密相關(guān)。被稱為“芯片奧林匹克”的ISSCC（國際固態(tài)電路會議）在2020年收錄了中國（包括香港、澳門）學(xué)術(shù)及產(chǎn)業(yè)機構(gòu)共23篇論文，其中中國內(nèi)地15篇，澳門6篇，香港2篇。而澳門獲收錄的6篇論文全部來自澳門大學(xué)。

　　“中國半導(dǎo)體發(fā)展了多年，已經(jīng)培養(yǎng)了一批有經(jīng)驗的研發(fā)和技術(shù)人員，這給發(fā)展IP技術(shù)和產(chǎn)品提供了必須的土壤。”曾克強說，“我們這一代半導(dǎo)體人完全有信心抓住這百年一遇的數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代機遇，但一定要用全新的技術(shù)路徑換道超車，做面向未來的半導(dǎo)體技術(shù)。”