證券時報網(wǎng)
曹晨
2025-06-06 21:41
前不久，小米正式發(fā)布旗下首款3nm工藝的SoC玄戒O1，采用了半導(dǎo)體IP公司Arm提供的CPU和GPU等IP作為架構(gòu)支持，在此基礎(chǔ)上進行后端和系統(tǒng)級設(shè)計。
這也是目前大部分芯片在設(shè)計時都采用的研發(fā)模式。假如把設(shè)計一顆芯片比喻為蓋房子，半導(dǎo)體IP公司提供的就是磚塊和基礎(chǔ)框架，根據(jù)這些基本材料，設(shè)計廠商再結(jié)合產(chǎn)品需要進行管道和線路設(shè)計、軟裝定義等工作。
本輪AI浪潮下，半導(dǎo)體IP行業(yè)正迎來新的變數(shù)。專業(yè)機構(gòu)IPnest調(diào)研顯示，2024年全球前四大半導(dǎo)體IP廠商的市場集中度從前一年的72%提升到75%，但各自增速不盡相同。其中排名第一的Arm在近9年時間整體業(yè)績增速為124%，排在第二和第三位的Synopsys（新思科技）和Cadence（楷登電子）增速均超過300%。
這是因為，在當(dāng)前計算加速時代，AI對于高速IP接口的需求指數(shù)級提升，其數(shù)量遠高于CPU這類核心計算元件的量級。
除此之外，半導(dǎo)體IP行業(yè)隨著對下游不同市場的持續(xù)擴展，以及摩爾定律放緩趨勢下尋求新的技術(shù)話語權(quán)，而正走向新的競爭階段。
增速分化
作為半導(dǎo)體行業(yè)的上游，半導(dǎo)體IP行業(yè)雖然整體規(guī)模并不大，卻是能夠撬動數(shù)千億美元級芯片市場的關(guān)鍵。
例如根據(jù)Arm官方發(fā)布的信息，其為玄戒O1提供了Armv9.2 Cortex CPU集群IP、Arm Immortalis GPU IP以及CoreLink互連系統(tǒng)IP。
小米方面也發(fā)布回應(yīng)稱，玄戒O1是小米玄戒團隊歷時四年多自主研發(fā)設(shè)計的3nm旗艦SoC，其中基于Arm最新的CPU、GPU標(biāo)準(zhǔn)IP授權(quán)，但多核及訪存系統(tǒng)級設(shè)計、后端物理實現(xiàn)完全由玄戒團隊自主設(shè)計完成，并非網(wǎng)傳采用Arm提供的完整解決方案。
Arm此前曾在公開場合表示，其CSS方案本質(zhì)上是為不同細分市場的合作伙伴提供計算子系統(tǒng)，幫助他們有效提升性能、降低成本，并加快產(chǎn)品上市周期。但CSS是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，而非定制化業(yè)務(wù)，Arm的主要業(yè)務(wù)仍然是提供標(biāo)準(zhǔn)化的平臺解決方案。
這側(cè)面顯示出該行業(yè)并不會有太高的整體規(guī)模，但依然維持了較高增速。
根據(jù)IPnest統(tǒng)計，2024年半導(dǎo)體設(shè)計IP市場的總規(guī)模為85億美元，同比增速20%為歷史最高。過去一年來，頭部四家公司的整體業(yè)績成長性多在25%左右，因此推動了其產(chǎn)業(yè)集中度進一步提升。
當(dāng)然，不同的行業(yè)分布讓公司之間的成長性有所差異。IPnest指出，在過去九年來，半導(dǎo)體IP市場整體成長了145%，但排名第一的Arm共成長124%，排在第二和第三的新思科技和楷登電子分別成長了326%和321%。
如果從授權(quán)許可（license）口徑計算，2024年新思科技的市場份額（32%）甚至略高于Arm（30%）；從特許權(quán)使用費（royalty）口徑看，則Arm以66.7%的份額遠高于排在后列的廠商。
IPnest CEO Eric Esteve告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者，2024年在授權(quán)收入方面，Synopsys超過Arm，可以從兩個方面分析背后原因。
一方面是結(jié)構(gòu)性原因，“它反映了新思科技遵循‘一站式服務(wù)’理念構(gòu)建IP組合的質(zhì)量。新思科技雖然看起來在處理器領(lǐng)域存在弱點，但在幾乎所有其他領(lǐng)域，如物理、有線接口和數(shù)字領(lǐng)域，它都是領(lǐng)先者。”他進一步指出。
舉例來說，如果深入研究有線接口領(lǐng)域并按協(xié)議來看，新思科技在USB（77%份額，后同）、PCIe（67%）、DDR內(nèi)存控制器（58%）、SerDes（42%）、UCIe（44%）或MIPI（74%）方面都擁有領(lǐng)先的市場份額。
另一方面是推測性原因，Eric Esteve向記者進一步指出，自2020年開始，有線接口領(lǐng)域就成為半導(dǎo)體IP行業(yè)增長最為迅速的細分類別，其復(fù)合年增長率超過20%，且預(yù)計未來五年仍將保持這一趨勢。
“這與人工智能的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)?！彼治龅?，因為高性能計算（HPC）應(yīng)用需要在先進技術(shù)節(jié)點上使用高端互連。如果觀察Arm、Synopsys和Cadence在過去九年間各自的復(fù)合年增長率，分別為10.6%、19.9%和19.7%，這充分印證了，后兩者的定位極大促成了其高成長性的結(jié)果。
據(jù)IPnest統(tǒng)計，2024年，有線接口的設(shè)計IP細分市場年增速23.5%，處理器類別則增長22.4%。
TechInsights首席半導(dǎo)體市場分析師Eric Balossier則從公司發(fā)展歷程角度對21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者展開分析。他指出，Synopsys近些年來一直在開展收購行動，眾多收購動作推動了其增長，這種外延式擴張帶來的成長，會比內(nèi)生有機增長帶來的成長性更為顯著。
“自2016年以來，新思科技已完成74項收購，在過去三年中平均每年進行兩項收購。這種策略為公司帶來了廣泛的IP，包括接口IP，其增長速度超過了所有其他IP類別，包括CPU IP。”他分析道，而Arm在CPU IP市場中的滲透率非常高，這一定程度限制了其在終端市場的整體增長表現(xiàn)。
不過，Eric Balossier補充分析道，Arm正在憑借個人電腦和數(shù)據(jù)中心市場的新機遇推進發(fā)展，此外還在提高新許可證價格或提供整套解決方案（CSS）來提高價值。
21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者發(fā)現(xiàn)，在此前的業(yè)績交流會上，Arm高管就曾提到，采用新一代v9架構(gòu)的總專利使用費組合會比v8架構(gòu)高，其推出的CSS計算子系統(tǒng)解決方案也將推動特許權(quán)使用費（royalty）業(yè)務(wù)收入增長。
AI驅(qū)動擴張
正是由于IP行業(yè)整體規(guī)模較小，這讓產(chǎn)業(yè)內(nèi)公司都在尋求差異化的商業(yè)模式，以獲取更高成長空間。
典型如新思科技和楷登電子，不僅是IP廠商，更是EDA龍頭，是典型的EDA+IP組合式商業(yè)模式。而Arm雖然以純IP模式為主，但近些年來也在尋求提供CSS這類標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，進而幫助加快芯片設(shè)計公司的產(chǎn)品上市速度，來擴大成長性。
借力外延式擴張也是不可忽視的視角，在AI浪潮下，這一趨勢可能會延續(xù)。近日就有市場消息指出，Arm和高通都有收購SerDes巨頭Alphawave的意愿，Alphawave恰恰是半導(dǎo)體IP行業(yè)排名第四的公司。
雖然該收購動作并未得到公司方面公開確認(rèn)，但可以以此為切口，觀察IP廠商的未來擴展路徑。
Eric Esteve向記者分析，Arm的商業(yè)模式并非僅圍繞CPU IP及GPU IP。“自1999年收購Artisan以來，Arm的商業(yè)模式由被稱為基礎(chǔ)IP的內(nèi)存編譯器和I/O庫、系統(tǒng)IP以及安全IP共同構(gòu)成。2025年，Arm將這些基礎(chǔ)IP出售給了Cadence，這一行為表明，Arm并不想模仿Synopsys的‘一站式服務(wù)’模式。”
至于Alphawave可能給Arm帶來的加持作用，Eric Esteve續(xù)稱，由于SerDes（串行器/解串器）對于構(gòu)建基于以太網(wǎng)、PCIe、CXL或UCIe等協(xié)議構(gòu)建頂級的互連能力至關(guān)重要，像Alphawave這樣的公司在高端接口IP領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其可以滿足構(gòu)建高性能計算應(yīng)用（如AI系統(tǒng)）的需求。
由此可以看到兩種截然不同的方案。他分析道，第一種是，Arm通過提供Alphawave的IP和chiplets（芯粒）方案進軍人工智能市場，如今可為其至少增加3億美元年收入，到2028年這一數(shù)字將增至10億美元。
第二種方案是，Arm希望通過完善自身技術(shù)能力來開發(fā)AI系統(tǒng)，并以此與超威半導(dǎo)體（AMD）和英偉達（Nvidia）展開競爭。“這將是一種徹底的商業(yè)模式變革，但該公司最近已就此類變革進行了溝通，通過在IP基礎(chǔ)上提供集成電路（IC）方案，這可能使Arm的收入從數(shù)十億美元提升至數(shù)百億美元。”Eric Esteve進一步指出。
Eric Balossier也告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者，擁有領(lǐng)先的SerDes IP，將有助于Arm憑借其產(chǎn)品打入高性能通信和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)級芯片（SoC）設(shè)計領(lǐng)域的客戶市場（無論是通過IP子系統(tǒng)，還是通過推進其商業(yè)模式來服務(wù)定制化芯片設(shè)計）；此外，這將為高性能通信和其他前沿市場提供更廣泛的IP組合。
從行業(yè)趨勢看，他指出，IP領(lǐng)域既呈現(xiàn)出整合態(tài)勢，又高度分散。對于計算和先進封裝相關(guān)的高需求IP領(lǐng)域，行業(yè)間整合可能會持續(xù)；而像英特爾這樣的成熟計算機公司，可能退出一些非核心業(yè)務(wù)，其戰(zhàn)略也可能推動對IP組合的更廣泛收購；當(dāng)然也可能面臨來自其他公司的競爭，比如英偉達最近宣布將向第三方授權(quán)其NVLink互連IP等。
模式競賽
不過奇怪的是，在本輪AI浪潮中，主力產(chǎn)品為GPU IP的公司Imagination Technologies（簡稱IMG）似乎并未能借力獲得市場份額的快速提升。
IPnest統(tǒng)計，2024年IMG以1.6%的市場份額位居全球第六位，年收入增速反而下滑了10%。
Eric Esteve分析道，回想十年前，IMG在GPU IP領(lǐng)域排名第一，并與CPU領(lǐng)域排名第一的Arm在手機市場展開競爭。同時，IMG在CPU IP方面進行了幾次嘗試但均未成功，先是與MIPS合作，后來又嘗試RISC-V，Arm則成功開發(fā)了端側(cè)GPU IP成為市場領(lǐng)導(dǎo)者。IMG與重要客戶蘋果的合作經(jīng)歷頗為波折，后者一度試圖擺脫其作為供應(yīng)商，不過最終未果。
“如今，IMG迎來蓬勃的發(fā)展機會：該市場需要借助IMG提供的GPU IP解決方案來與AMD和英偉達競爭。但考慮到這兩個競爭對手在GPU領(lǐng)域深耕多年，這絕非易事。”他續(xù)稱，IP市場競爭極為激烈，要想成功，必須推出具有突破性的技術(shù)解決方案。
Eric Balossier也向記者指出，IMG面臨著來自英偉達、AMD和Arm等老牌競爭對手的激烈競爭。不過，近期IMG新發(fā)布的E系列產(chǎn)品非常引人關(guān)注。
“值得注意的是，所有主要IP供應(yīng)商都在提供可集成到微控制器（MCU）或片上系統(tǒng)（SoC）中，用于邊緣人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU IP，包括Arm、新思科技、楷登電子、Ceva及幾家初創(chuàng)公司。這使得邊緣市場的NPU IP供應(yīng)商過多，而客戶不足，這讓IMG在拓展AI市場機會時面臨阻礙?！彼M一步分析道。
對于IP行業(yè)的未來整合走向，Eric Esteve表示，下一步可能將走向?qū)で笊虡I(yè)模式改變，允許IP供應(yīng)商設(shè)計IC產(chǎn)品，也可能只是設(shè)計chiplet這類小芯片。“半導(dǎo)體IP市場的整體規(guī)模略低于100億美元，在2024年為84億美元，而銷售chiplet或IC，可能是突破100億美元上限的唯一途徑?！?/p>
