半导体IP的天花板在哪里？

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ARM或将下场亲自造“芯”的消息，在业界引起轩然大波。尽管这个消息并没有得到ARM的亲口证实。目前，业界对这一消息普遍猜测是，软银集团（ARM控股公司）为解决自身巨大财政亏损，不得不进行“拍脑袋”和“瞎指挥”。然而，这又衍生出另一个问题，即半导体IP行业的盈利空间是不是真的有点儿“低”？

要知道，ARM是全球最大的半导体IP供应商，目前全球超过95%的智能手机和平板电脑处理器都采用ARM架构，包括苹果、AMD、英伟达等芯片巨头在进行处理器设计时都非常依赖ARM的芯片设计架构。这使Arm在芯片架构上极具垄断地位。

与此同时，ARM每年的营收与利润空间并不高。根据ARM公布2022年第三季度财报，单季营收7.46亿美元。坐拥超95%智能手机处理器市场，2021财年营收仅有27亿美元，而这还是创纪录的一个收入。相比英伟达、AMD的成千上万美元的高估值，真的有点低。

这也难怪软银集团急切希望提高ARM的营收。2016年软银是以320亿美元的价格收购ARM。可当软银希望将ARM IPO上市，以获取回报时，却面临估值的问题。以ARM的盈利状况，加上当前的市场环境，是很难获得一个高估值的。这或许是软银希望推动ARM抛开中立的半导体IP供应商身份，亲自下场造芯的原因之一，希望籍此获得更高的营收，以推高估值。

本文先不去讨论ARM一旦真的亲自下场造“芯”，能否真的取得更多获利，而是想探讨一下，半导体IP行业的获利前景问题。根据分析机构IPnest最近发布了半导体IP 报告，2022年设计IP行业营收66.7亿美元。而高通一个季度的营收就有百亿美元左右。半导体IP行业的天花板真的就在这里吗？

半导体IP也称IP核，是一些可重复利用的、具有特定功能的集成电路模块，其发展与半导体产业的转移与细分息息相关。20世纪60年代半导体产业在美国发源，从硅谷诞生了一批领先时代的半导体公司。不过随着产业发展，产业的转移与细分不可避免。从20世纪70年代起，美国将半导体系统装配、封装测试等利润较低的环节转移到日本等地区。日本半导体产业由此开始积累，并借助家用电器市场对半导体技术的需求不断完善，逐渐成就了索尼、东芝、日立等一批知名企业。这是半导体产业的第一次产业转移，拥有芯片设计和生产能力的IDM公司率先得到快速发展。

20世纪80年代至90年代后期，日本经历了经济繁荣与泡沫破灭，日本的半导体产业开始衰落。与此同时，半导体产业也经历了应用市场从家电到个人电脑的转型，中国台湾地区着重发展半导体制造技术，在半导体产业链中开始占据重要地位；韩国则聚焦存储技术，由此产生了半导体产业的第二次转移。该次转移成就了中国台湾地区的台积电和联电，韩国的三星、海力士等公司。由于行业细分，在芯片设计公司和晶圆厂之间需要实现有效的技术衔接与匹配，这样的需求催生了芯片设计服务行业的形成。

21世纪随着产业热点从个人电脑向手机产业转移，终端产品更加复杂多样，芯片的设计难度也在不断提升，研发资源和成本持续增加，促使全球半导体产业分工继续细分，芯片设计服务产业的服务范围不断扩大，从芯片设计行业中进一步拆分出半导体IP和EDA工具。

可以说，半导体IP与EDA就是芯片设计发展到一定阶段的产物。EDA工具可以辅助工程师设计更复杂、更强大的IC芯片；半导体IP则可应用于芯片中的多个组件，如处理器、外围接口、模拟部件、RAM / ROM、安全模块等，通过将不同组件的 IP 组合起来，可构成一块完整的芯片设计版图。芯片设计公司可以通过采用半导体 IP缩短芯片设计周期、降低开发成本。设计工程师要想设计足够复杂的芯片，就必须要有足够的IP储备，没有可利用的IP会让芯片设计任务难以完成。芯片设计行业就在这样的正向反馈中不断发展。

随着中国大陆电子信息制造业的崛起，全球半导体产业正从韩国、中国台湾地区向中国大陆转移，有可能形成第三次产业转移，与此同时伴随着产业分工的进一步精细化。不过目前国际地缘政治因素开始掺杂进入产业发展当中，形势变得更大复杂。不过相信产业发展的大趋势不会改变。

了解了半导体IP产业的发展历程可以看出，目前IP行业的规模虽然并不大，但是其居于产业链上游，对全产业链创新具有重要作用，能够带动大量下游行业发展。根据IBS数据显示，半导体IP市场将从2018年的46亿美元增长至2027年的101亿美元，年均复合增长率为9.13%。其中处理器IP市场预计在2027年达到62.55亿美元；数模混合IP市场预计在2027年达到13.32亿美元；射频IP市场预计在2027年达到11.24亿美元。

另外，随着先进制程的演进，线宽的缩小使得芯片中晶体管数量大幅提升，使得单颗芯片中可集成的IP数量也大幅增加。以28nm工艺节点为例，单颗芯片中已可集成的IP数量为87个。当工艺节点演进至7nm时，可集成的IP数量达到178个。单颗芯片可集成IP数量增多为更多IP在SoC中实现可复用提供新的空间，从而推动半导体IP市场进一步发展。

另一个产业趋势是，随着智慧物联网、人工智能、5G等新兴产业的涌现，半导体产业链分工有可能进一步细化，以应对快速响应市场，以及芯片产品的低成本、低风险、敏捷设计的需求。芯原股份提出过一个轻设计（Design-Lite）的理念，与目前相对“重设计”的Fabless模式不同，在轻设计模式下，芯片设计公司将专注于芯片定义、芯片架构、软件/算法，以及市场营销等，将芯片前端和后端设计，量产管理等全部或部分外包给设计服务公司，以及更多地采用半导体IP，减少运营支出，实现轻量化运营。轻设计的发展，半导体IP的核心作用将进一步突显。产业规模将进一步增长。

汽车为半导体IP下游主要应用领域之一，汽车智能化趋势为汽车领域当前的主要增量，汽车智能化主要体现在汽车新增的自动驾驶与智能座舱功能方面，自动驾驶方面来看，IHS 数据，2020 年全球自动驾驶规模为 500 亿美元，预计在 2035 年可达到 5600 亿美元，CAGR 为17.5%。其中国内自动驾驶市场在全球范围内为最主要的市场之一，2020 年市场规模为 1376 亿元，预计未来几年仍将保持高速增长，在智能驾驶级别逐步提高的同时，智能座舱功能也日益丰富，多种舱内需求对芯片性能要求也逐步增加。国内汽车智能化趋势将为包括半导体 IP 行业在内的汽车产业链各环节带来增量。

Chiplet（小芯片或芯粒）技术某种意义上也被视为半导体IP的延伸，或将进一步扩展半导体IP产业的想象空间。Chiplet实现原理与半导体IP相似，是把一些预先在工艺线上生产好的实现特定功能的芯片裸片，通过先进的集成技术（如3D集成等）集成封装在一起，从而形成一个系统芯片。也就是说，Chiplet是在系统芯片层面实现IP的新型复用模式，即硅片级别的IP复用。

Chiplet的提出有望解决摩尔定律难以为继，先进制程芯片设计成本、复杂度大幅提升，市场需求更加多样化、创新周期缩短和应用端对定制芯片的需求不断提升等产业发展难题。不同功能的IP，如CPU、存储器、模拟接口等，可灵活选择不同的工艺分别进行生产，从而可以灵活平衡计算性能与成本，实现功能模块的最优配臵而不必受限于晶圆厂工艺。Chiplet的发展演进为IP供应商，尤其是具有芯片设计能力的IP供应商，拓展了商业灵活性和发展空间。

目前，Chiplet技术已经有大量应用，比如AMD Zen架构之后的产品通常都采用了Chiplet的方式，Zen 2系列更是全系列采用Chiplet技术；英特尔Spring Crest神经网络芯片以及Lake Field异构计算芯片等也都采用了Chiplet技术。

根据Omdia数据，2018年全球Chiplet市场规模为6.45亿美元，预计2024年市场规模可达58亿美元，年均复合增长率可达44%，并且有望逐渐扩展到整个半导体市场。

对于国内半导体产业而言，Chiplet也为企业参与先进和前沿芯片技术带来了很多机遇。一是Chiplet能够降低大规模芯片设计的门槛。二是拥有半导体IP公司可以更大地发挥自身的价值，将半导体IP授权业务升级为Chiplet业务。三是可使系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业，发展自身芯片产品，使晶圆制造与封装厂商扩大业务范围。这些均可以扩展半导体IP产业的发展空间。相信半导体IP行业的天花板还远远没有到顶。

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