半導體行業在一個復雜且快速發展的生態系統中運作，并由持續創新驅動。該生態系統的核心是半導體價值鏈，它包含幾個關鍵階段：芯片設計、晶圓制造、最終組裝和原材料采購。每個階段對于半導體器件的生產和功能都至關重要。

IP 提供商在這一框架中發揮著關鍵作用，尤其是在芯片設計階段，該階段是整個價值鏈的基礎。他們提供專業的尖端技術，以增強創新、促進無縫集成、確保合規性并加快產品上市時間。通過對芯片設計階段產生重大影響，IP 提供商極大地提高了價值鏈后續階段的質量和效率。

本文探討了 IP 提供商在芯片設計中的關鍵作用，重點介紹了他們的貢獻如何推動行業進步。本文還探討了關鍵的市場挑戰和趨勢，并分析了該行業的不同商業模式。

IP 提供商憑借其專業知識和先進技術，提升半導體產能并開發創新解決方案，幫助企業發掘新機遇并推動技術進步：

1. 提供預先設計并經過驗證的組件：IP 提供商提供預先設計、測試、驗證且可立即認證的 IP 模塊，從而減少企業從零開始開發這些組件的需求。這加快了產品上市時間并提高了可靠性。

2. 支持定制和集成：提供商提供可定制的 IP 模塊，可根據特定應用需求進行定制，確保在各種芯片設計中實現無縫集成和優化。

3. 提供專用功能：他們提供先進的尖端技術組件和專用功能，這些功能對于滿足現代應用的需求至關重要，例如高速接口、安全功能和低功耗處理單元。

4. 加快設計周期：即用型 IP 模塊可縮短設計和開發時間，從而能夠更快地適應市場變化和創新。

5. 降低成本：授權 IP 模塊比內部開發更具成本效益，既能降低研發費用，又能改善預算管理，同時還能獲得最新的技術進步。

6.提供持續的更新和升級：IP 提供商還為 SoC 供應商提供授權 IP 模塊的更新和升級支持，確保持續的性能改進和技術相關性，并保持安全性和/或安全級別。

IP 在半導體開發中的作用和挑戰

設計與開發

在半導體行業中，IP 模塊（也稱為 IP 核）通常是預先設計的電路或邏輯模塊，并已獲得授權和實施，以加速產品開發流程。這些 IP 模塊涵蓋從簡單功能到復雜子系統的各種功能。以下是業內銷售的一些典型 IP 模塊類型：

• 處理器內核，包括 CPU、DSP、GPU 和 NPU
• 存儲器 IP，包括 SRAM、DRAM、ROM 和閃存
• 接口 IP（控制器和 PHY），包括 PCIe、USB、以太網、MIPI 和 HDMI
• 模擬/混合信號 IP，包括 ADC/DAC、PLL、DLL 和電源管理
• 連接 IP，包括藍牙、WiFi 和 SerDes
• 安全 IP，包括加密引擎和信任根
• 標準單元庫，包括基本邏輯門、觸發器和其他基本構建模塊
• 物理 IP，包括 I/O 單元、標準單元、存儲器編譯器和模擬/射頻單元
• EFPGA IP

雖然大多數 IP 模塊都是標準化的，但可定制 IP 正日益成為一種趨勢。這種 IP 模塊允許根據特定的安全性、性能、功耗和面積要求進行調整，從而帶來顯著優勢。可定制 IP 可以增強集成度，并通過針對特定用例定制解決方案來提升競爭優勢。然而，必須認識到定制成本高昂，應根據部署規模進行調整。處理器內核（尤其是 NPU）、內存和安全 IP 是最常提供定制選項的模塊。盡管如此，仍需仔細權衡利弊，以平衡收益與所需投資。無論是標準 IP 還是定制 IP，IP 模塊都能為芯片設計人員帶來諸多優勢，包括更快的開發周期、更高的成本效益和更強大的產品性能。更具體地說，使用 IP 可以為芯片架構師帶來以下優勢：

• 縮短上市時間 (TTM)：芯片架構師可以獲得預先驗證的 IP，無需內部開發功能/模塊，從而縮短開發時間。
• 更低的成本：從外部采購 IP 通常比內部開發更便宜，更不用說機會成本了。
• 更低的風險：第三方 IP 通常經過預先驗證和驗證，而內部開發的 IP 可能無法達到同樣的可靠性水平。
• 更高的靈活性：IP 模塊通常允許架構師輕松混合和匹配組件，以創建滿足特定需求的定制解決方案。
• 標準合規性和互操作性：IP 的設計通常符合行業標準，確保互操作性并減少集成問題。
• 降低復雜性：IP 模塊允許架構師專注于更高層次的設計決策，而不是低層次的實現細節。
• 更高的可擴展性和可重用性：許多 IP 模塊可以在多個項目、產品線甚至工藝節點（就軟 IP 而言）之間重復使用，從而為整個公司的產品組合提供可擴展性和一致性。
• 更加專注于核心競爭力：芯片架構師可以專注于產品的核心功能、專業知識和創新，而無需在非核心技術上投入工程時間和精力。

作為許可的一部分，IP 提供商通常提供以下增值服務：

• 技術支持和咨詢，包括集成和設計支持、調試和調優。
• 驗證和確認，包括在客戶環境中的驗證、協同仿真、測試平臺和仿真模型。
• 培訓和文檔，包括證明合規性以及芯片中實現的功能的附加值的信息。
• 合規和認證協助，包括協助達到特定行業標準或獲得認證。
• 維護和更新，包括核心 IP 更新、軟件升級和支持。
• 除了概述的寶貴服務外，IP 許可通常還包括有效實施和利用所必需的可交付成果。
• IP 核（RTL、網表）
• 文檔，包括用戶手冊、集成指南、使用指南、數據表、應用筆記、發布說明、勘誤表
• 驗證環境，包括測試平臺、仿真模型和其他腳本
• 參考設計，包括樣片和評估平臺
• 軟件驅動程序和 API，包括設備驅動程序和文檔
• 設計約束和腳本，包括時序約束、綜合和布局布線腳本
• 支持 SoC 或設備認證的文檔

制造為了最大限度地提高性能和效率，IP 模塊必須能夠與廣泛使用的制造技術節點輕松集成。IP 通常有兩種形式：“硬 IP”和“軟 IP”。硬 IP 經過預先設計和驗證，以固定的、布局專用的格式（例如 GDSII 文件）交付，并針對特定代工廠和工藝節點（例如臺積電 7nm、三星 4nm、格羅方德 12nm）進行了優化。此類 IP，包括 PLL、SerDes 和 PCIe 控制器等組件，已針對特定技術進行了全面實現和特性描述，通常由晶圓代工廠聯合推廣，并因其久經考驗的性能和可靠性而被列入其認可供應商名單 (AVL)。另一方面，軟 IP 具有關鍵優勢，例如跨各種技術和架構的靈活性和適應性。但是，IP 提供商必須確保其在多個技術節點以及轉換為物理布局時的驗證過程中的相關性。這確保了 IP 能夠輕松集成到各種制造環境和設計流程中，從而在不同平臺上實現其價值最大化。通過利用硬 IP 和軟 IP，供應商能夠幫助芯片設計人員實現最佳解決方案、靈活性和速度，從而在快速發展的半導體領域提供巨大的價值和競爭優勢。

測試與驗證

一、流片前測試

測試與驗證是半導體價值鏈中至關重要的階段，它們確保半導體產品在上市前的功能、性能和可靠性。IP 提供商參與這些階段會帶來各種挑戰，必須謹慎應對，才能交付高質量、可立即投入市場的產品

1、集成測試

測試與驗證階段的主要任務之一是 IP 模塊的集成測試。當 IP 模塊（例如處理器內核、接口或專用功能）集成到片上系統或其他半導體器件中時，必須對其進行嚴格的測試，以確保它們能夠無縫協作。此過程包括驗證兼容性、數據和信號完整性，并確保 IP 在不同操作場景下的性能達到預期。由于這些 IP 模塊通常來自不同的提供商，因此需要進行全面的集成測試，以便在開發過程的早期識別和解決潛在的沖突。IP 提供商通常使用標準化和簡化的接口來促進集成和測試，從而使 SoC 供應商能夠更輕松地將其 IP 集成到復雜的系統中。然而，盡管注重標準化，嚴格的端到端測試對于覆蓋SoC供應商確定的特定用例也至關重要。這種方法可確保集成的IP符合通用合規性，并在SoC設計的特定操作環境中實現最佳性能。為了避免在此階段出現意外問題，應在SoC和IP設計階段的早期就建立并達成接口協議。這些協議應明確定義IP供應商和SoC供應商之間的范圍、職責和界限。盡早協調這些方面有助于降低兼容性問題的風險，避免后期出現不愉快的意外，并確保更順暢的集成和測試流程。

2、功能測試

功能測試是測試和驗證階段的另一個關鍵組成部分。這涉及確保集成的IP模塊在整個系統環境中正確執行其指定功能：形式化方法、基于仿真的技術以及用于檢測任何異常行為或意外交互的仿真。隨著 SoC 變得越來越復雜，并包含來自不同來源的眾多 IP 塊，徹底的功能驗證變得至關重要，以防止產品部署后可能出現的代價高昂的錯誤。為了支持功能驗證，IP 提供商提供框架和工具，幫助驗證集成 IP 模塊的功能和性能。這些工具有助于仿真和建模，使半導體公司能夠測試各種設計場景，并在設計周期的早期發現潛在問題。此外，IP 供應商還提供預先驗證的仿真模型，以協助設計驗證。這些模型為測試提供了可靠的基準，從而能夠更準確地預測 IP 在最終產品中的表現。測試和驗證階段還涉及廣泛的合規性和標準測試。半導體產品通常必須符合行業標準和協議，例如 PCIe、USB 或 DDR，以及/或適用于其目標垂直行業的特定質量、安全性和保障標準。這包括質量方面，例如遵守既定的開發流程、風險管理和監控需求應用，以及功能方面的考慮，例如測試覆蓋率、性能指標和其他確保系統內正確互操作性的標準。IP 提供商開發的 IP 符合各種標準，但半導體公司必須在整個集成系統中對這些 IP 進行嚴格的測試。此類測試的一個關鍵部分是極端情況測試 (corner case test)，它檢查 IP 模塊在極端或異常條件下的性能。這包括檢查功耗、溫度穩定性和整體性能。對于需要高可靠性的應用（例如汽車、醫療或工業領域），極端情況測試尤其重要，有助于防止故障。

二、流片后測試

流片后驗證是芯片制造完成后至關重要的一步。與依賴仿真的早期階段不同，流片后驗證會測試實際硬件，以確保其符合預期的設計規范并在實際條件下正常運行。此階段可以發現在仿真和驗證過程中難以發現的問題，例如制造缺陷或集成 IP 模塊之間的意外交互。發現此類問題后，半導體公司必須與 IP 提供商密切合作，以調試和解決這些問題，這可能涉及修改 IP 或其集成以實現預期行為。鑒于半導體行業對網絡安全的日益關注，安全和漏洞測試在測試和驗證過程中變得越來越重要。IP 提供商必須確保其 IP 安全可靠，能夠抵御可能被惡意攻擊者利用的潛在漏洞。半導體公司通常依靠經認可的實體在 IP 提供商的支持下對其芯片進行評估。半導體公司通常采用自動化工具和持續集成框架來管理測試多個 IP 模塊和系統的復雜性。這些工具有助于更高效地運行廣泛的測試套件，管理回歸測試，并確保 IP 的更新或更改不會在系統中引入新的錯誤。自動化顯著縮短了測試所需的時間，同時保持了高標準的質量和可靠性。測試和驗證階段還能為 IP 提供商提供寶貴的反饋。測試過程中發現的問題可以為 IP 設計的迭代改進提供參考，從而提高未來 IP 產品的質量和穩健性。這種反饋循環對于在不斷變化的市場環境中保持 IP 的競爭力和可靠性至關重要。使用第三方 IP 的芯片組測試和驗證流程帶來了諸多挑戰。集成來自多個供應商的 IP 需要協調測試方法并確保兼容性。包括流片后驗證在內的全面測試既耗時又昂貴。半導體公司必須在加快產品上市速度和保持高質量之間取得平衡。不斷發展的行業標準要求對 IP 進行持續的重新驗證，而安全性和法規遵從性則增加了復雜性，需要進一步關注。有效應對這些挑戰依賴于 IP 提供商和 SoC 供應商之間清晰的溝通和明確的協議。在設計階段早期建立清晰的接口協議可以簡化流程、明確職責并避免代價高昂的延誤，從而實現更高效的開發周期和更高質量的最終產品。

商業模式

一、半導體行業不斷發展的 IP 商業模式

半導體行業的商業模式不斷發展，尤其是在 IP 領域。IP 的開發、授權和定制在推動創新和確保行業內企業競爭力方面發揮著至關重要的作用。該行業的先驅者對 IP 商業模式產生了深遠的影響。然而，新的參與者也正在產生重大影響。

（1）以 CPU 為中心的 IP 商業模式：從 20 世紀 90 年代至今，CPU IP 授權一直主導著整個行業，凸顯了 CPU 在系統架構中的關鍵作用。一些公司逐漸成為行業中的重要參與者。他們通過戰略創新和以 CPU IP 為中心的有效商業模式保持了自身地位。他們的收入模式基于授權費和專利費的組合。這些專利費是在每次銷售包含其 IP 的產品時產生的，從而在授權方和被授權方之間建立了一種共生關系，并推動了共同增長。該模式使被授權方能夠獲得先進的計算技術，從而將尖端的CPU IP集成到其設計中。這種方法為授權方創造了收入，并培育了一個基于IP的龐大產品生態系統，進一步鞏固了市場主導地位。

（2）以產品組合為中心的商業模式：其他公司采用基于廣泛IP組合的模式，包括處理器、接口IP和安全IP，以滿足半導體市場的各個細分市場的需求。授權方的收入來源是多方面的，將授權費與專利費收入相結合。這種方法使授權方能夠向廣泛的客戶提供IP解決方案，從大型半導體公司到小型設計公司。這種多功能性是成功的關鍵，因為它使授權方能夠在不同的細分市場中獲取價值，并調整其產品以滿足每個客戶的特定需求。

二、IP定制的重要性日益提升

在當今競爭激烈的半導體市場中，IP定制的需求正在迅速增長。隨著企業力求實現產品差異化，他們尋求能夠緊密貼合其特定產品需求的定制IP解決方案。這一趨勢反映了企業從使用標準IP模塊的傳統方法向更具定制化的策略的轉變，即定制IP以滿足獨特的性能、功耗和面積（PPA）目標。定制IP的戰略價值。定制IP使企業能夠提升其產品的技術規格，從而在市場上創造競爭優勢。例如，在SoC設計中，所用IP的獨特性會顯著影響最終產品的整體性能和吸引力。投資定制IP的企業可以實現更高的功耗效率、更快的處理速度或其他使其產品在競爭中脫穎而出的理想特性。然而，開發定制IP并非沒有挑戰。它需要大量的時間、人力和物力投入。定制IP開發的成本遠高于標準IP，而且該過程涉及更大的技術風險。因此，企業在決定采用定制IP時，必須仔細考慮潛在的投資回報。定制IP的商業案例：定制IP的商業案例因供應商的具體需求和目標而異。對于某些公司而言，在競爭激烈的市場中提供獨特的產品的能力，足以證明定制IP開發相關的更高成本和風險是合理的。在這種情況下，定制IP是取得市場領導地位并推動長期盈利的關鍵因素。例如，一家為汽車行業設計高性能處理器的公司。該公司可能需要開發具有增強容錯能力或更高能效的定制IP，以滿足汽車應用嚴格的安全性和可靠性要求。通過投資定制IP，該公司可以打造滿足汽車客戶特定需求的產品，從而在這個專業市場中獲得競爭優勢。

三、其他關鍵 IP 領域

圖形：隨著數字顯示器取代所有其他形式的通信，圖形處理器單元在行業中發揮著關鍵作用。GPU 對于現代視覺計算至關重要，可提供加速的性能和效率。GPU 已通過從游戲到人工智能和區塊鏈等廣泛的應用展示了其多功能性。嵌入式非易失性存儲器：存儲器技術和產品在 SoC 設計中發揮著關鍵作用。所有 SoC 的設計都圍繞數據的處理和存儲。關鍵技術包括一次性編程存儲器 (OTP)、多次可編程存儲器 (MTP)、閃存以及 RRAM（電阻式 RAM）和 MRAM（磁阻式 RAM）等先進存儲器技術。連接 IP：SoC 及其構建模塊需要高速連接。由于數據需要從存儲器移動到處理器，因此存儲器訪問是一個關鍵問題。實現 SoC 內部以及 SoC 之間連接的技術已成為成功設計的基礎。安全 IP：安全是所有數字技術的基本要求。安全模型的開發需要仔細分析攻擊，然后根據待保護數據的價值評估相應的應對措施。鑒于攻擊者的創造力，安全 IP 是一個不斷發展的領域。它是為各種市場創建解決方案并將 IP 授權給 SoC 供應商的專家的領域。

市場挑戰

雖然具體的商業模式因 IP 供應商和合同而異，但通常包含以下幾個方面：許可類型：并非所有 IP 許可模式都相同。許可可以采用“單實例、單用途”的結構，允許被許可方構建和銷售包含該 IP 的單個芯片型號。在這種情況下，設計該芯片的后續產品將需要額外的后續許可。因此，一些許可采用“單實例、多用途”或“多實例、多用途”的結構，允許在多個芯片型號和多個芯片代次中使用 IP。許可可能包含對市場垂直領域和地域的限制，并可能包含其他客戶特定要求。

許可費用：無論許可類型如何，許可費用均由被許可方在設計開始時向許可方收取。許可費用會因 IP 的類型（例如，CPU 與藍牙控制器）、IP 的性能（例如，128 TOPS NPU 與 2 TOPS NPU）、IP 的使用年限（PCIe 6.0 與 PCIe 2.0）或其他因素而差異巨大。

NRE：如果是 IP 定制或其他一次性變更，可能會收取 NRE 費用。對于標準 IP，通常不考慮 NRE。

M&S：IP 核許可始終包含為被許可人提供的維護和支持。除了工程支持外，M&S 條款通常還包括軟件更新、錯誤修復和性能增強。M&S 條款是合同的一部分，通常基于時間（X 個月或 X 年）、基于工作量（X 小時）或兩者兼而有之。

版權費：IP 提供商的商業模式始終將生產版權費作為標準。然而，這些特許權使用費的計算方式因供應商、客戶或合同而異。特許權使用費可以是按每臺出貨設備或系統收取的固定金額，也可以是設備或系統平均售價 (ASP) 的一定百分比。有時，也可以協商特許權使用費“買斷”，即許可方在產品投入生產后支付一筆固定金額，以支付所有未來的特許權使用費。與任何商業交易一樣，每份合同的具體內容往往各不相同，并在采購過程中進行協商。然而，對于知識產權提供商來說，有一項不容協商的條款是知識產權侵權和保護問題。以 RTL 或 GDS 代碼形式授權的半導體知識產權，比其他技術更容易被不誠實的第三方“挪用”和重復使用。知識產權合同中總會包含明確規定知識產權使用方式和地點的條款（在某些情況下，還包括重復使用）。

IP商業模式的案例研究與應用

為了說明這些商業模式的實際應用，我們來分析兩個真實案例。

案例研究1：定制存儲器IP提升功耗

一家在競爭激烈的市場中運營的IC設計公司試圖通過降低功耗來實現產品差異化。該公司的目標是推出一款功耗顯著低于競爭對手的產品，從而吸引注重節能的消費者和行業。為了實現這一目標，該公司委托一家IP設計公司開發一款定制存儲器解決方案，以最大限度地降低運行功耗。盡管該項目需要大量的研發投入，但最終產品實現了令人印象深刻的功耗，從而帶來了更高的市場需求和品牌聲譽。本案例強調了投資定制IP的潛在優勢，尤其對于那些致力于在特定技術領域取得領先地位的公司而言。

案例研究2：靈活的授權許可助力初創企業成功

一家初創的IC設計公司面臨著為其首個產品開發項目融資的挑戰。由于資金有限，該公司需要找到一種方法來降低與知識產權授權和開發相關的前期成本。這家初創公司與多家知識產權供應商進行了談判，探討靈活的授權安排。最終，該公司達成了一項協議，允許其在更長的期限內分攤授權費和專利費。專利費的期限隨著產量的增加而減少，從而使該公司能夠更有效地管理現金流。這種靈活的方法使這家初創公司能夠成功地將其產品推向市場，這也體現了靈活商業模式在半導體知識產權行業中的重要性。

半導體價值鏈 IP 領域的創新與趨勢模塊化和可擴展 IP

Chiplet 技術正在改變半導體行業，并與模塊化和可擴展 IP 的發展趨勢完美契合。該技術源自 DARPA 的 CHIPS 項目，創造了一種 IP 復用的新方式，為系統設計提供了更高的靈活性和模塊化。這使得它在傳統 SoC 解決方案不適用于小規模應用的情況下尤為有用，從而實現更具適應性、更高效的設計。Chiplet 技術從根本上解決了芯片制造中的兩大關鍵挑戰：

• 突破光罩限制：傳統的光刻技術受限于光罩尺寸，這通常會限制單步曝光的面積。Chiplet 技術通過將設計分割成更小的模塊化芯片，克服了這些限制。每個芯片可以單獨制造，從而實現更復雜、更精細的設計，而這些設計原本需要多次光罩曝光。這提高了制造效率并提升了良率，因為更小的芯片通常具有更高的制造成功率。
• 融合多種功能：芯片可以將來自不同工藝節點的各種芯片組或IP集成到單個封裝中。這種方法允許制造商混合搭配針對不同任務優化的組件。例如，先進的數字芯片可以利用尖端節點（例如5納米），而模擬或混合信號芯片則可以采用更古老、更成熟的技術（例如28納米）來生產。這種多功能性通過充分利用每個芯片的優勢來提升整體系統性能，并簡化了更新和升級。制造商無需重新設計整個芯片，只需更換或增強特定的芯片即可，從而促進快速創新并適應市場需求。此外，這種模塊化設計可以降低功耗，因為可以針對特定芯片進行能效優化，從而實現整個系統的更佳電源管理。

Chiplet 是封裝架構的關鍵組件，被定義為封裝各種 IP 子系統的物理硅片。這種封裝級集成可實現多種電氣功能的無縫組合，從而提升半導體設計的性能和多功能性。IP 提供商在這個生態系統中至關重要，他們設計專用芯片并建立標準化接口以促進集成。他們的定制化解決方案使制造商能夠優化性能并縮短開發時間。此外，IP 提供商還提供測試和驗證服務，確保可靠性并簡化集成。隨著傳統芯片組在當前電子設備中占據主導地位，趨勢正在轉向專用芯片。專家預測，在 IP 提供商可靠且經濟高效的解決方案的推動下，這些芯片將在消費設備中變得普遍，最終以更強大的功能和更靈活的適應性改變電子產品格局。

先進封裝先進封裝技術，尤其是 Chiplet 架構，正成為半導體行業追求更高性能、更低功耗和更高靈活性的核心。IP 提供商通過提供關鍵解決方案，促進 Chiplet 的無縫集成和運行，在實現這些架構方面發揮著至關重要的作用：

安全 IP：安全 IP 提供商通過以下方式在支持 Chiplet 技術的模塊化方面發揮著至關重要的作用：

• 安全接口：開發加密和身份驗證協議，以保護 Chiplet 之間的通信。
• 模塊化安全解決方案：提供可集成到單個 Chiplet 中的可定制安全 IP，在確保靈活性的同時不損害安全性。
• 確保異構系統中的信任：實施信任根機制，對來自不同來源的 Chiplet 進行身份驗證和保護。
• 端到端安全：保護整個 Chiplet 生態系統（從制造到部署），抵御硬件攻擊和供應鏈漏洞。

高速互連 IP：Chiplet 需要高帶寬、低延遲通信。IP 提供商提供互連 IP，例如高速 SerDes 和片上網絡 (NoC) 架構，以支持高效的數據傳輸并保持系統性能。

異構集成接口 IP：Chiplet 設計通常結合了來自不同工藝節點和技術的 Chiplet。IP 提供商開發標準化接口 IP，例如 UCIe（通用芯片互連規范）和 AIB（高級接口總線），以確保不同 Chiplet 之間的兼容性和順暢集成。

內存和存儲 IP：高效的內存訪問在 Chiplet 架構中至關重要。IP 提供商提供內存控制器 IP 和 DRAM 接口 IP（例如 DDR5、HBM2），以優化帶寬和延遲，這對于 AI、HPC 和數據中心等應用至關重要。

電源管理 IP：高密度 Chiplet 封裝需要精心的電源管理。電壓調節器和動態電壓頻率調節 (DVFS) 控制器等 IP 解決方案有助于優化功耗并確保可靠性。設計和驗證 IP：為了簡化芯片集集成，IP 提供商提供設計和驗證 IP，幫助半導體公司驗證芯片集的功能和性能，從而降低集成風險并縮短上市時間。

EDA 工具和協同設計方法：IP 提供商與 EDA 工具供應商合作，開發協同設計方法和工具，以優化芯片集和封裝設計，解決功耗、散熱和信號完整性方面的挑戰。Chiplet 架構面臨著互操作性、熱管理和安全性等挑戰，這為 IP 提供商創造了創新和提供專業解決方案的機會。通過支持開放標準、提高能效和確保安全性，IP 提供商推動了先進封裝技術的廣泛應用，從而推動了人工智能、5G 和物聯網等領域的創新。

EDA 供應商的作用

電子設計自動化 (EDA) 工具用于設計、驗證和測試半導體芯片。主要的 EDA 公司已成為關鍵的 IP 提供商，在 Chiplet 技術的日益普及中發揮著至關重要的作用，而 Chiplet 技術依賴于模塊化芯片設計。EDA 供應商如何利用其優勢支持 Chiplet 技術：

• 集成解決方案：EDA 供應商作為 IP 提供商取得成功的一個關鍵因素是他們能夠提供集成解決方案。通過提供先進的設計工具和預構建的 IP 模塊，他們促進了模塊化 Chiplet 的無縫集成。這種方法簡化了設計流程，提高了效率，并降低了基于 Chiplet 系統的實施復雜性。
• 一站式服務原則：EDA 公司提供從工具到 IP 的廣泛產品，并提供一站式服務。這簡化了采購、許可和支持流程，為半導體公司構建 Chiplet 系統提供了便捷、經濟高效的解決方案。
• 建立信任：EDA 供應商是值得信賴的合作伙伴，與整個半導體行業建立了長期的合作關系。他們以提供高質量設計工具而聞名，其IP產品也深受客戶好評，鼓勵眾多公司采用其基于Chiplet的解決方案。
• 了解客戶需求：EDA供應商憑借其與眾多半導體公司合作的經驗，深諳市場挑戰和需求。這種洞察力有助于他們開發符合客戶需求的工具和IP，并提供適用于模塊化Chiplet設計的解決方案。
• 驗證和確認：由于Chiplet需要全面的測試，EDA供應商利用先進的驗證工具來確保Chiplet的可靠性和性能，從而降低風險并提高產品質量。
• 生態系統協作：EDA供應商與代工廠、設計公司和其他合作伙伴緊密合作，確保其IP和工具與更廣泛的半導體生態系統兼容，從而促進Chiplet在各種應用中的順利集成。

總而言之，EDA供應商在推動Chiplet技術的模塊化和可擴展性方面發揮著關鍵作用，他們提供值得信賴的集成解決方案，并為驗證和生態系統協作提供強有力的支持。

專利申請和轉讓趨勢如前文所述，行業參與者在芯片和先進封裝領域取得了重大進展，凸顯了創新在半導體行業的重要性。2023年，半導體研究人員的活躍專利申請量體現了這種對技術的關注。了解這些專利申請的技術領域對知識產權提供商尤為重要。通過分析專利活動，他們可以洞察市場趨勢和新興技術，從而定制其產品以滿足行業需求。這些信息有助于識別市場空白，并開發符合當前和未來需求的創新解決方案。此外，了解專利趨勢使知識產權提供商能夠評估競爭格局并識別關鍵參與者，從而指導他們有效地定位其服務。此外，監控專利申請有助于知識產權提供商管理與侵權相關的風險并增強其知識產權組合。下圖顯示了20家領先的純半導體制造商、代工廠和OSAT供應商每年授予的美國實用專利數量。美國專利商標局的數據和市場研究報告顯示，2023年授予的專利總數比2022年增長了約15%，與2016年的峰值非常接近。專利活動的增加反映了企業對芯片和先進封裝等先進技術的堅定承諾，因為企業正在尋求保護其創新并抓住新的市場機遇。

除了領先的供應商和美國專利體系之外，專利申請活動的增加也顯而易見。下圖展示了美國、日本、中國大陸、韓國和中國臺灣地區授予的屬于合作專利分類 (CPC) 代碼 H01L（“半導體器件……”）和 G11C（“靜態存儲……”）的專利數量數據，這些專利主要與半導體創新相關。該圖表顯示了全球專利申請活動的長期上升趨勢，各專利局的增長率各不相同。值得注意的是，中國大陸授予的專利數量激增，反映出其在全球份額和絕對數量的顯著增長。這一轉變凸顯了半導體創新格局的演變，凸顯了中國在該領域日益增強的影響力，展現了全球半導體技術進步的更廣闊視角。

2023 年，專利轉讓（將專利從一個所有者轉移到另一個所有者）也較為活躍，但低于前幾年。總體而言，專利轉讓的數量每年都會有很大差異，如下圖所示。這些統計數據包括與企業并購相關的大規模（1,000 件以上）資產轉讓、大型企業之間的投資組合交易，以及半導體企業向專利許可公司進行的大規模資產剝離。

技術趨勢趨勢

1：高度定制化

半導體行業的經濟模式歷來為芯片消費者提供一系列現成的芯片解決方案。雖然這些現成的方案通常有效，但它們可能無法完全滿足設備制造商的特定需求。隨著計算需求的不斷發展，尤其是人工智能的興起，芯片消費者越來越尋求高度定制的芯片架構。這種轉變導致芯片流片數量顯著增加，為 IP 供應商創造了更大的機會，尤其是那些能夠輕松定制解決方案以滿足特定用例的供應商。

趨勢 2：確保半導體供應鏈的彈性半導體是數字化的大腦，也是全球貿易量最大的商品之一。半導體供應鏈的任何中斷都可能對全球經濟產生重大影響。第一個大趨勢是增強對半導體供應鏈波動的彈性，并確保端到端的透明度，以更好地預測并管理需求。供應鏈脆弱性和生產周期不兼容造成的問題已使半導體公司客戶損失了數十億美元的銷售額和利潤。

趨勢 3：利用可持續發展的變革力量

可持續發展日益受到重視。半導體公司紛紛制定可持續發展戰略和目標。各公司紛紛推出旨在生產可持續產品的計劃，以實現低功耗或減少客戶的碳足跡。

趨勢 4 ：生成式人工智能的興起

生成式人工智能是一項顛覆性創新。從簡單的任務自動化到代碼編寫再到藥物研發，它的應用領域非常廣泛。半導體行業處于生成式人工智能的前沿。憑借其可能影響眾多不同行業的技術，半導體行業在生成式人工智能的推廣中發揮著至關重要的作用。

趨勢5：利用數字孿生技術實現快速擴展

數字孿生技術能夠模擬整個晶圓廠、制造流程以及各種用例和模型，從而提高效率和生產力，在半導體行業展現出巨大的潛力。各大企業正在尋求變革制造流程的多個方面。數字孿生，或稱數字全域，與生成式人工智能相結合，為模型提供了數百萬種變體，并通過強化學習，實現了模型的快速迭代，最終實現了最佳性能輸出。如果實施得當，它可以快速、大規模地提升產品產量。

趨勢 6 ：滿足原始設備制造商（OEM）日益增長的需求，尤其是在汽車領域

汽車行業是推動半導體行業諸多變革的巨大驅動力。由于汽車市場的規模龐大，任何半制造商都難以抵御其帶來的沖擊。然而，汽車制造商永遠不會忘記新冠疫情時期的芯片短缺及其對其業務造成的巨大損害。汽車原始設備制造商正在制定戰略和計劃，以確保此類短缺不再發生。他們的行動將對其市場的價值鏈和供應鏈產生持久影響。

趨勢 7 ：應對地緣政治緊張局勢

地緣政治緊張局勢是各方共同關注的問題，而非一種趨勢。然而，由于 60% 至 70% 的芯片是在臺灣或韓國制造的，因此它將極大地影響半導體公司的運作方式。各國不同的做法加劇了這些擔憂。例如，美國已從外包生產轉向鼓勵芯片生產商將業務轉移到美國國內。總體而言，美國《芯片法案》和歐洲《芯片法案》將使更多生產“在岸化”，并推動生產地域多元化。

半導體價值鏈中 IP 提供商的總結和未來展望

半導體價值鏈正在快速發展，IP 提供商在推動創新、推動先進技術和新趨勢方面發揮著關鍵作用。本文重點介紹了 IP 提供商為半導體生態系統帶來的關鍵要素、挑戰和附加值。他們的技術進步與其滿足新標準的能力密切相關，這兩者共同增強了他們在整個價值鏈中的貢獻。過去 IP 提供商的驅動因素在今天仍然重要，但也需要考慮更多因素。隨著行業的發展，采用模塊化和可擴展的 IP、先進的封裝技術以及與認證機構和聯盟的合作將至關重要。IP 提供商必須不斷改進其技術，同時與新興標準保持一致。戰略性的 IP 管理、對新趨勢的適應能力以及在半導體生態系統中建立牢固的合作伙伴關系至關重要。通過將尖端技術與合規性相結合，IP 提供商可以釋放新的機遇并推動半導體行業的增長。人工智能和量子計算等新興技術正在將新的參與者引入IP提供商領域，創造巨大的商業機會和創新解決方案。這些進步加速了技術的采用并實現了效益最大化，凸顯了IP提供商將尖端技術與合規性相結合的必要性。通過擁抱這些發展，IP提供商可以釋放新的機遇，推動半導體行業的增長。*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。