来源:正大期货 2023-05-09 14:17
半导体IP人人都不生疏,即经由验证的可重用的芯片设计模块,和EDA一样是芯片产业的上游焦点手艺,IP开发和复用手艺极大促进了芯片设计业的快速生长。
从市场价值来看,当前全球半导体IP市场规模约为50亿美元,但却撬动着6000亿美元的半导体产业不停演进,并赋能1.4万亿的电子信息制造业延续生长。
可见,半导体IP的价值和作用极为主要。绝不夸张地讲,在全球半导体产业这座金字塔上,IP处于价值链的最顶端。
01 接口IP有望登顶?
克日,半导体IP研究机构IPnest公布了“设计IP讲述”,讲述显示,2022年设计IP市场规模到达66.7亿美元,同比增进了20.2%。相比之下,2021年增速为19.4%,2020年的增速是16.7%,半导体IP市场增速保持提升势头。
IPnest预计,到2025年半导体IP市场规模将跨越100亿美元,2021-2026年的复合年增进率为16.7%。
从ToP 10名单来看,对于大多数IP供应商来说,2022年设计IP的主要趋势是异常努力的。其中,Synopsys、Alphawave和Rambus在2022年的增速再次证实了有线接口IP种别(增进26.8%)的市场张力。
从IP种别来看,2017-2022年间,接口IP市场份额占比从18%增进到了24.9%;而如CPU、GPU和DSP等处置器IP的复合年增进率从 57.6% 下降到49.5%;物理和数字IP这两类险些保持稳固。
可以明晰为,接口IP的主要性在日益增进,且正在抢夺处置器IP的市场份额,成为了*生长潜力的IP品类。
已往十多年来,智能手机是推动IP行业前进的壮大动力,在这个历程当中,处置器IP受益*,迅速生长为全球*的IP种类。
近年来,以数据为中央为代表的HPC市场蓬勃生长,以及异构盘算的兴起,各个组成部门之间的毗邻需求愈加迫切,传统方式和手艺已经难以知足这么多数目、这么高速率毗邻的要求。对DDR内存控制器(DDR5,LPDDR5,HBM),PCIe、CXL和以太网/ SerDes提出了更多需求,有线接口IP成为了新的增进引擎,现已成为市占率第二的IP种类。
据IPnest展望,2025年接口IP市占率有望跨越CPU,成为*的IP品类。
从详细分类来看,接口IP分为有线接口IP和无线接口IP,有线接口IP包罗USB、PCIe、DDR、SATA、D2D等,应用较多的为USB、DDR、PCIe、MIPI和以太网IP;无线接口IP主要包罗蓝牙、Zigbee、Thread等。未来接口IP市场增量将主要来自与数据中央关联度较高的PCIe IP、DDR IP以及以太网、SerDes 、D2D等。
有数据统计,PCIe、DDR、以太网和D2D这四类接口IP预计将在2022-2026年时代以27%的复合年增进率增进。若是只思量高端接口,2021-2026年这4大接口IP的全球复合年增进率将到达75%。
除了上述推动因素外,近期大热的大模子和AIGC也正在催生接口IP的市场需求,好比大模子的训练需要大量的GPU,据透露,ChatGPT的训练就使用了1万张英伟达的高端GPU,这些大量的GPU需要集群在一起去训练。
同时,AI训练、推理所面临的数据量指数增进,使得无论单服务器中多GPU、CPU间C2C通讯,照样在多服务器间组网,数据传输总体都出现出高带宽、低延迟的手艺需求,这对于IO吞吐的要求也会更高,对高速接口IP带来了多方面影响:
加速产物迭代,提高IO接口的性能需求
拓宽IO接口的需求局限
盘算芯片厂商对接口IP定制化的需求增添,以提升自己芯片的性能
另一方面,随着Chiplet市场的升温,把芯片切分成差其余小芯片并互联,也进一步推动了相关接口IP市场的新需求,稀奇是在结构Chiplet的D2D接口方面。有数据显示,Chiplet互联接口IP的生长时间虽然较短,但其增速迅猛,预计从2021年到2026年,年复合增进率会高达50%。至2026年,全球产值将达3.2亿美元。
综合来看,接口IP在诸多市场应用推动下,正迎来快速生长。IPnest展望,2026年接口IP的市场规模将到达30亿美元。
02 手艺差距下,国产接口IP厂商时机何在?
这个行业,高层脱手整理了-国际原油
上文提到,半导体IP市场在2021-2026年的复合年增进率为16.7%,而中国市场增进率更高,虽然接口IP市场远景广漠、增进迅速,但中国市场自给率却不足10%,主要市场被Synopsys、Alphawave、Rambus等IP厂商占有。
业内人士向笔者示意,海内种种接口尺度依旧追随国际主流的国际协议,Synopsys、Alphawave、Rambus等厂家依赖先发优势和在各自善于接口的主导职位,对于尺度的确立和改善拥有伟大的影响力。
据领会,Synopsys在高性能SerDes市场占有55.6%的份额,而该类IP是有线高速互连市场的主要支柱,Synopsys支持险些所有协议(USB、PCIe、以太网、SATA、HDMI、MIPI、DDR 内存控制器等),并在每个协议IP市场都处于*职位。
而确立于2017年的Alphawave在IP领域已经排到了第四位,显示了高性能SerDes IP对于当下以数据中央应用为主要市场驱动力的主要性。现在,Alphawave是台积电、三星和英特尔IFS等*晶圆代工厂7nm、5nm和3nm所需的PAM4 112G SerDes IP的主要供应商。
尤为值得关注的是,3nm工艺平台对于开发新一代高性能芯片至关主要,这些芯片需要应对AI天生数据的指数增进,并实现更高的性能、增强的内存和I/O带宽以及降低功耗。这也是当前Alphawave产物组合中性能最高的SerDes,在3nm工艺上将为未来高性能AI系统的开发铺平蹊径。克日,在加利福尼亚州圣克拉拉举行的台积电北美钻研会上,Alphawave基于台积电3nm工艺、具有112G以太网和PCIe 6.0 IP的硅平台将举行业界首次现场演示。
有看法示意,Alphawave在准确的时间泛起在了准确的地方,再加上该公司团队在SerDes设计方面耐久的履历积累,才取得了这样的业绩。
Rambus则面向数据中央的生长诉求,提供一系列解决方案,包罗业界*的内存接口芯片;业界一流的HBM和GDDR6等内存子系统IP方案;支持PCIe 6.0/5.0、CXL 3.0/2.0接口子系统IP方案;以及支持数据中央、服务器中静态数据、动态数据的加密,实现硬件级的平安IP方案。这些产物和方案极大助力数据中央的应用需求,好比企业级的内存条、AI加速芯片、智能网卡、网络交流机、内存扩展和池化等。
针对高性能SerDes IP,Marvell日前也在3nm节点上乐成展示了其先进的半导体互连手艺,在台积电的3nm节点上实行了其122G XSR SerDes、Long Reach SerDes、PICe Gen 6 SerDes和240 Tbps并行芯片到芯片互连。
现实上,早在2020年Marvell就公布了业界*用于数据中央的112G 5nm SerDes,本次在3nm节点的功效是其为未来盘算基础设施开发高性能芯片间互连所做起劲的一部门。据Marvell称,转向3nm节点将辅助该公司为Chiplet、定制ASIC、以太网物理层装备等应用解锁更低功耗和更高性能的互连。
对于外洋IP厂商在接口IP上的先进结构和优势,海内某IP厂商向笔者示意,这些半导体IP大厂之以是能够取得市场优势,源自于其紧跟天下*进设计的需求,可以随着国际头部芯片设计和制造公司的工艺演进,在先进工艺制程下往往没有充实竞争,芯片协同验证和大规模的量产履历进一步形成壁垒。
此外,通过收并购也是外洋厂商提升自身竞争力的焦点要素。以Alphawave为例,其在以Serdes起步之后,通过收购Openfive, Banias Lab等一系列公司不停扩大自己的产物线。现在已完成了Serdes、PCIe/CXL、D2D、HBM3、LPDDR4X/5等数据中央芯片公司所需IP的全笼罩,其生长速率和履历值得海内同仁学习。
因此,面临接口IP市场的急速膨胀以及外部环境刺激,国产替换风潮来袭,一批国产新势力涌现出来。
纵观海内市场,接口相关IP设计企业数目正在高速增进,本土IP种类笼罩逐渐齐全。在新开IC项目数目高速增进之下,众多应用对接口IP有着极大需求,勇于“吃螃蟹”的本土设计公司逐渐增多,但国产在接口IP上仍要面临国际大厂垄断名目以及本土企业同质化竞争逐渐浮现的挑战。
一方面,海内的高速接口IP方案供应商在制程、投入等方面仍处于追赶者的位置;另一方面,海内IP市场破局在设计上*挑战性,缺少延续迭代的时机。
此外,海内在接口IP方面还面临人才缺乏和设计履历不足的问题。设计接口IP是一个多学科的综合考量点,而且需要有很强的谋划积累的历程。同时,在高速接口上,相关EDA工具上也较为穷困。
03 写在最后
只管海内IP产业已经取得了不错的希望,但面临外洋厂商主导90%市场份额的严重现状,海内厂商仍需延续投入发力突围,需要进一步沉下心来,不甘寥寂地专注于高端,稀奇是高速接口IP的研发。
由于接口IP作为半导体底层焦点手艺,门槛颇高,只有通过企业耐久的手艺积累与延续创新,才气打磨出更高性能、更低功耗的IP产物;此外,种种高速总线协议尺度的快速演进和半导体工艺的延续升级也为IP产物研发带来了不小的挑战,IP企业需要慎密追随芯片厂商及代工厂的制造工艺,快速推出新的、知足市场需求的IP产物。
除了以上几方面外,海内IP厂商背靠伟大的本土市场,可以通过定制化服务和手艺支持优势来缩小差距,在一些对于产物生命周期对照长,产物性能要求无需紧跟芯片工艺生长,对于厥后者友善的领域发力。
其次面临国际大厂品牌和手艺背书的优势下,客户更倾向于和大厂相助以保证一次性流片乐成,海内IP企业可以在新兴的应用领域中注重品牌形象的建设和提升。最后在服务质量方面,注重提高在售后服务、手艺支持等方面的服务质量,提升客户知足度和忠诚度。
归根结底,国产接口IP厂商照样要不停打磨产物性能,举行手艺创新,同时寻找差异化的定位和优势,缩短与行业大厂的差距,提升本土IP产业硬实力。
在宏观天下,万物互联已经成为全球IT产业的共识,而在集成电路层面,一个微观的“万物互联”天下正在形成,异构集成、Chiplet、先进封装以及种种新应用的生长,都使得芯片组成部门数目不停增添,各个组成部门之间的毗邻需求愈加迫切,传统方式和手艺已经难以知足这么多数目、这么高速率毗邻的要求。
这一趋势给半导体IP厂商提供了更多的生长时机,这其中,接口IP成为重中之重。
在这个快速生长的市场,谁能够看准生长偏向,并捉住时机,只要找对了一个突破口,就有望在较短时间内,实现快速生长,就像前面提到的Alphawave就是捉住了数据中央SerDes生长的时机窗口期,在短时间内市占率就到达了行业前四的水平。
对于国产IP厂商来说,这也是一个时机。
————正大国际期货金融有限公司