IP，這是一個(gè)法律詞匯，指知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是Intellectual Property的英文簡(jiǎn)稱。在芯片產(chǎn)業(yè)，IP大部分時(shí)候是指那些IP核，釋義是芯片中具有獨(dú)立功能的電路模塊的成熟設(shè)計(jì)。
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有了IP，復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)就不需要全部由設(shè)計(jì)者來完成，而是采用設(shè)計(jì)者自主設(shè)計(jì)加上IP的方式來實(shí)現(xiàn)，降低了芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。某種意義上講，IP是無晶圓設(shè)計(jì)公司（fabless）做大做強(qiáng)的關(guān)鍵所在，讓非IDM類型的公司也能夠設(shè)計(jì)大的、復(fù)雜的芯片。
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從X86到ARM，再到RISC-V

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)而言，IP可以理解為子模塊和子系統(tǒng)，只是它們帶有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，需要商業(yè)收費(fèi)授權(quán)之后才能夠使用。因此，IP需要遵循一些規(guī)則去設(shè)計(jì)，不能毫無章法地隨意定義。這一點(diǎn)，我們從Arm公司的商業(yè)模式中能夠得到很好的解釋。
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作為全球領(lǐng)先的IP供應(yīng)商，Arm公司先是定義了ARM架構(gòu)。目前，全世界超過95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。在ARM架構(gòu)之下，是各種各樣功能的IP，比如微控制器MCU用到的M55內(nèi)核，還有CPU用到的A55內(nèi)核。當(dāng)然，也有像蘋果這些買Arm公司的IP回去之后再設(shè)計(jì)的。
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在由中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟指導(dǎo)，中國集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)、國家 " 芯火 " 雙創(chuàng)基地、蘇州市高新區(qū)共同主辦的 "2021 中國集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新大會(huì)暨 IC 應(yīng)用博覽會(huì)"（簡(jiǎn)稱 ICDIA ）上，芯來科技執(zhí)行總裁彭劍英博士表示，從最早的PC到手機(jī)，再到物聯(lián)網(wǎng)。我們先是經(jīng)歷了“X86時(shí)代”，這個(gè)時(shí)代我們記住了英特爾、AMD。到了“ARM時(shí)代”，我們記住了高通、蘋果等。從生態(tài)豐富程度來看，ARM是最廣泛的，從手機(jī)到物聯(lián)網(wǎng)終端，現(xiàn)在開始沖擊服務(wù)器市場(chǎng)。從發(fā)展周期來看，一個(gè)主流架構(gòu)要占領(lǐng)市場(chǎng)，從它的出現(xiàn)，到它的成長(zhǎng)，再到它的穩(wěn)定，最后到它占有一定的市場(chǎng)比例，這期間需要經(jīng)過十幾、二十幾年的發(fā)展周期。
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實(shí)際上，從“X86時(shí)代”到如今的“RISC-V時(shí)代”，時(shí)代的名稱在交替，芯片的側(cè)重點(diǎn)也在發(fā)生改變，但上一代的產(chǎn)物并不是說會(huì)徹底消失，而是依然在發(fā)揮著巨大的作用，就像電腦的CPU一樣。因此，對(duì)于立志要實(shí)現(xiàn)超越的“中國芯”而言，每一時(shí)代的技術(shù)和產(chǎn)品都需要補(bǔ)齊短板。在這其中，IP豐富度和質(zhì)量是一個(gè)很重要的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
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正如沐曦集成電路創(chuàng)始人、CEO陳維良介紹企業(yè)時(shí)談到的，GPU是X86時(shí)代就出現(xiàn)的，英特爾至今的模式是CPU搭配集成的GPU一起賣，這是一個(gè)難度非常高的領(lǐng)域，需要很強(qiáng)的系統(tǒng)化能力。這其中包括了IP，沐曦核心團(tuán)隊(duì)此前在GPU IP、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品化方面有全套的經(jīng)驗(yàn)，這是一個(gè)基礎(chǔ)。
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不可否定，RISC-V是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。但正如彭劍英所言，今天的RISC-V在國內(nèi)出現(xiàn)第一家公司芯來科技至今只有三年的時(shí)間，從IP設(shè)計(jì)到最終的芯片上市，這中間會(huì)有3-5年的沉淀期，因此還處于早期階段。雖然兆易創(chuàng)新和樂鑫等公司推出了一些產(chǎn)品面市，但要論市占比現(xiàn)在還為時(shí)尚早。
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“中國芯”背后的IP力量

芯片并不是一個(gè)新概念，已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，如今芯片的種類雖然還是以處理器芯片為主流，但一塊電路板上用到的其他芯片類型也非常豐富。而每一種芯片設(shè)計(jì)背后都會(huì)牽扯到這樣那樣的IP，接口IP、DSP IP、RAM IP、控制器IP……
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統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，IC的復(fù)雜度以每年55%的速率遞增，而設(shè)計(jì)能力每年僅提高21%。因此，一個(gè)芯片公司要爭(zhēng)做行業(yè)頂尖，如果不借助IP的力量，難度可想而知。ICDIA上，IP這個(gè)詞出現(xiàn)在各個(gè)公司的演講和訪談中。
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上面已經(jīng)提到，沐曦集成電路的核心團(tuán)隊(duì)在GPU方面有較為全面的經(jīng)驗(yàn)，而創(chuàng)始人陳維良自己在GPU架構(gòu)IP和產(chǎn)品化方面都有經(jīng)驗(yàn)。他還提到，一個(gè)GPU中行業(yè)IP核占用的面積超過了80%，自主GPU也是從IP設(shè)計(jì)開始。這是IP和國產(chǎn)GPU的結(jié)合。
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芯耀輝科技則是國內(nèi)專注于IP研發(fā)的公司。芯耀輝科技CTO李孟璋提到，IP自身復(fù)雜度越來越高，需要全方位的驗(yàn)證，芯片級(jí)驗(yàn)證、系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證、可靠性驗(yàn)證和兼容性驗(yàn)證等需要IP團(tuán)隊(duì)耗費(fèi)巨大的心力。這其中也蘊(yùn)含著各種創(chuàng)新，IP和封裝技術(shù)結(jié)合而來的先進(jìn)封裝，IP和EDA結(jié)合的智能化和自動(dòng)化等。這是國產(chǎn)IP廠商的思考。
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芯動(dòng)科技是IP和芯片定制服務(wù)商。芯動(dòng)科技技術(shù)總監(jiān)高專談到，IP本身的市場(chǎng)總值并不大，大概只有數(shù)十億美元的份額，但I(xiàn)P卻能夠撬動(dòng)數(shù)千億的半導(dǎo)體市場(chǎng)。他認(rèn)為，IP設(shè)計(jì)需要承擔(dān)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和先進(jìn)制程兩個(gè)方面的壓力，IP設(shè)計(jì)要緊跟新標(biāo)準(zhǔn)和新工藝。芯動(dòng)科技一直都關(guān)注接口IP的發(fā)展，目前已經(jīng)有50億顆IP核應(yīng)用在客戶的芯片中。這是國產(chǎn)IP廠商展示出的競(jìng)爭(zhēng)力。
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在這里還是要再一次提到芯來科技，是國內(nèi)第一家專注做RISC-V處理器IP以及相應(yīng)解決方案的公司。從2018年的零到如今的全系列IP解決方案，芯來科技所有的處理器IP都是可配置的，能夠去對(duì)標(biāo)Arm公司類似的產(chǎn)品。這也是國產(chǎn)IP廠商展現(xiàn)出來的競(jìng)爭(zhēng)力。
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而國內(nèi)還有很多像行芯科技一樣做EDA工具的，在這個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)IP或者結(jié)合IP都是不可避免的。因此，我們講“中國芯”發(fā)展要注重研發(fā)，有一個(gè)很關(guān)鍵的點(diǎn)就是，在各個(gè)國產(chǎn)芯片公司內(nèi)部，核心團(tuán)隊(duì)需要有人在IP方面是擅長(zhǎng)的。
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中國是否需要有自己的芯片標(biāo)準(zhǔn)？

上文中，我們已經(jīng)講過全球IP發(fā)展的大勢(shì)，以及“中國芯”背后的IP力量。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們?nèi)ニ伎家粋€(gè)目前在國內(nèi)非常熱門的話題，那就是中國需不需要有自己的芯片標(biāo)準(zhǔn)？
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龍芯中科董事長(zhǎng)、中科院計(jì)算研究所研究員胡偉武近來表示，Wintel（Windows+Intel）和AA?（Arm+Android）模式在全球范圍內(nèi)具有壟斷性地位，中國要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)現(xiàn)需要建立起第三套體系。一旦有了自己的體系，即便是落后的工藝也能夠有很好的用戶體驗(yàn)。
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關(guān)于打造中國自己的操作系統(tǒng)這一點(diǎn)，華為事件已經(jīng)說明，操作系統(tǒng)也會(huì)成為“卡脖子”的環(huán)節(jié)，華為手機(jī)在全球除國內(nèi)以外的業(yè)務(wù)便深受其累，應(yīng)用生態(tài)能夠決定背后的用戶生態(tài)。
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但這背后還有一個(gè)更深層次的問題，那就是上述我們提到的IP相關(guān)的公司中，除了芯來科技在基于開源架構(gòu)RISC-V打造IP矩陣，其他所提到的這些IP公司都在遵循“X86架構(gòu)”和“ARM架構(gòu)”這些主流架構(gòu)做事情。
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實(shí)際上，即便是RISC-V架構(gòu)也不是中國自己的體系，而是一個(gè)開源的架構(gòu)。因此，作為芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的先鋒，國內(nèi)各大IP公司基本都是在全球化的芯片標(biāo)準(zhǔn)下繼續(xù)做創(chuàng)新。
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而IP的玩法本身也在進(jìn)化，Chiplet模式已經(jīng)被廣泛的認(rèn)可。芯原股份創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民在主題為《芯粒（Chiplet）的機(jī)遇和挑戰(zhàn)》中提到，2024年，采用Chiplet的處理器芯片的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)58億美元，比2018年的6.45億美元增長(zhǎng)9倍，到2035年將達(dá)到570億美元。對(duì)于半導(dǎo)體IP來說，升級(jí)為Chiplet供應(yīng)商，可提升IP的價(jià)值且有效降低芯片客戶的設(shè)計(jì)成本。
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不得不說龍芯中科是少數(shù)派。早在十年前，龍芯中科就曾帶頭實(shí)施“中國國家指令集架構(gòu)計(jì)劃”。此前“中國芯”剛開始大熱時(shí)也有劃分標(biāo)準(zhǔn)，面向CPU則需要：1、研發(fā)機(jī)構(gòu)安全保密；2、指令系統(tǒng)能自主可持續(xù)發(fā)展；3、核心源代碼必須是自己編寫?？纯创酥写怼埿局锌频目部缆?，至今依然和MIPS ?IP糾纏不清，先是被MIPS起訴以繳納授權(quán)費(fèi)方式和解。如今又被取得MIPS中國區(qū)獨(dú)家經(jīng)營權(quán)的上海芯聯(lián)芯質(zhì)疑其“徹底”拋棄MIPS并發(fā)布自主指令系統(tǒng)的宣傳報(bào)道未經(jīng)相關(guān)方佐證，與事實(shí)嚴(yán)重不符，已經(jīng)損害了上海芯聯(lián)芯的合法權(quán)益。因而，上海芯聯(lián)芯要求龍芯中科公開“LoongISA”和“LoongArch”手冊(cè)的完整內(nèi)容。至今，龍芯中科還沒有給出回應(yīng)。
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當(dāng)前，正處于龍芯中科上市的關(guān)鍵時(shí)期，此番事情如果不能夠得到合理解決，公司將背負(fù)很大的輿論壓力，也需要面臨上海芯聯(lián)芯的訴訟問題。
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作為“中國半導(dǎo)體IP第一股”，芯原的IP覆蓋了圖形、視頻、數(shù)字信號(hào)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理等，與全球各大晶圓代工企業(yè)都有過合作，研發(fā)實(shí)力可見一斑。但戴偉民并不建議中國搞一套自己的芯片標(biāo)準(zhǔn)，力主持續(xù)推動(dòng)中國集成電路產(chǎn)業(yè)RISC-V生態(tài)建設(shè)。
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后記

從X86到ARM再到RISC-V，“中國芯”這一次的上車速度并沒有明顯落后，RISC-V不僅是國產(chǎn)IP的機(jī)會(huì)，也是國產(chǎn)芯片的歷史性機(jī)遇?；谝粋€(gè)全新的開源平臺(tái)，能夠與國際同行競(jìng)爭(zhēng)比拼。
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在國家倡導(dǎo)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大背景下，國產(chǎn)IP企業(yè)的發(fā)展環(huán)境將越來越優(yōu)質(zhì)。在國產(chǎn)芯片的每個(gè)環(huán)節(jié)上，或者會(huì)有國產(chǎn)IP企業(yè)，或者在相關(guān)公司中能夠看到從事過IP研發(fā)的核心人員。IP被認(rèn)為是芯片產(chǎn)業(yè)的靈魂，在“中國芯”發(fā)展歷程中的作用是巨大的。
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龍芯中科這么多年堅(jiān)持走“自主體系”的道路，此中艱辛可想而知，受到的質(zhì)疑也從未斷過。如今，RISC-V指令集如當(dāng)年的MIPS一樣紅火，我們是借力打力？還是另起爐灶？