剖析半導(dǎo)體IP產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展?jié)摿?/h1>
摩爾定律減速的影響
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201707/361848.htm
如果新節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)和采用速度減慢，可以認(rèn)為 IP 將變得更加穩(wěn)定。但似乎這個(gè)斷言與實(shí)際發(fā)生的情況正好相反。
首先，新節(jié)點(diǎn)還在繼續(xù)。“從 10nm 到 7nm 的節(jié)點(diǎn)遷移比 28nm 到 16nm 的節(jié)點(diǎn)遷移時(shí)間更短。”Cadence 的 Wong 指出，“擴(kuò)散的速度超過(guò)了 IP 供應(yīng)商支持所有每種新工藝方法的能力?，F(xiàn)在有 Bulk CMOS、finFET 和 FD-SOI。我們?cè)谕粋€(gè)時(shí)間段有 16nm、14nm、12nm、10nm、7nm 共存。”
甚至更老的節(jié)點(diǎn)也在獲得復(fù)蘇。“過(guò)去在 40nm 節(jié)點(diǎn)時(shí)，你可能會(huì)有一個(gè)低功耗版本和一個(gè)高性能版本，”Durdan 說(shuō)，“當(dāng) 40nm 節(jié)點(diǎn)結(jié)束之后，大家都遷移到了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。但28nm 卻繼續(xù)演化到了今天，現(xiàn)在有原來(lái)的 28 HPP 以及 HPM 和 HPL?，F(xiàn)在他們還有 HPC 和 HPC+。”
這給 IP 開(kāi)發(fā)商的利潤(rùn)帶來(lái)了壓力。“這是一把雙刃劍，因?yàn)槠浯_實(shí)通過(guò)使用這些節(jié)點(diǎn)提供了差異化的機(jī)會(huì)，但同時(shí)因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了變體，所以也是一個(gè)負(fù)擔(dān)，在下一個(gè)變體到來(lái)之前要收回投資和賺取利潤(rùn)就變得更加困難了。”Durdan 繼續(xù)說(shuō)，“這給 IP 供應(yīng)商帶來(lái)了一些困難，因?yàn)樗麄儽仨氝M(jìn)行投資，才能跟上每家代工廠每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)的每種變體。”
如果客戶沒(méi)有遷移到新的更小的節(jié)點(diǎn)，那還會(huì)帶來(lái)新的情況。“我們將如何增加下一代系統(tǒng)的性能?” RISC-V 執(zhí)行總監(jiān) Rick O’Connor 問(wèn)道，“大家達(dá)成共識(shí)的看法是專用異構(gòu)內(nèi)核，而且是大量這種內(nèi)核。如果你在打造一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，你就不需要服務(wù)器級(jí)別的機(jī)器所使用的所有指令。如果一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每隔幾分鐘才處理幾個(gè)數(shù)據(jù)包，那你就不需要用 x86 設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)它。RISC-V 讓你可以為下一代你想運(yùn)行的確切應(yīng)用構(gòu)建這些多核異構(gòu)平臺(tái)或嵌入式的專門實(shí)現(xiàn)的單核。”
事實(shí)上，這個(gè)行業(yè)正在尋求越來(lái)越大的多樣化。“IP 市場(chǎng)還有巨大的增長(zhǎng)空間，但其中大部分都是專用的，”Gary Smith EDA 的首席分析師 Laurie Balch 說(shuō)，“這個(gè)行業(yè)的解決方案是開(kāi)發(fā)多種不同解決方案的組合方案，而不是開(kāi)發(fā)一個(gè)許多人都可以使用的單一平臺(tái)。這是針對(duì)小眾用戶的定制產(chǎn)品，在 EDA 行業(yè)中，這些產(chǎn)品變化得比工具更快。”
新工藝的快速發(fā)展確實(shí)給 IP 用戶和代工廠帶來(lái)了潛在的問(wèn)題。“有很多客戶并沒(méi)有他們自己的 IP，嚴(yán)重依賴于第三方的 IP 生態(tài)系統(tǒng)。”Durdan 指出，“如果代工廠不能為他們的節(jié)點(diǎn)維持一個(gè)可行的第三方 IP 生態(tài)系統(tǒng)，那就會(huì)限制那些目標(biāo)是有自己的 IP 的客戶。”
不斷演化的標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)可能有用，也可能毫無(wú)幫助。
計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Andrew Tanenbaum 在 1981 年寫道：“在標(biāo)準(zhǔn)方面，好就好在你有很多標(biāo)準(zhǔn)可選。而且就算你不喜歡所有這些標(biāo)準(zhǔn)，你也只需要等待下一年的模型。”
隨著這個(gè)思路，標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)并不穩(wěn)固。“標(biāo)準(zhǔn)在不斷演化，工藝越變?cè)綇?fù)雜。” Synopsys 解決方案組營(yíng)銷副總裁 John Koeter 說(shuō)，“所以在一個(gè)給定工藝節(jié)點(diǎn)，更復(fù)雜的協(xié)議以及該協(xié)議的更艱難的實(shí)現(xiàn)不僅會(huì)保持價(jià)格穩(wěn)定，甚至還會(huì)導(dǎo)致上漲。 PCI Express 很復(fù)雜，USB 很復(fù)雜，大多數(shù)公司只想把它交給一家 IP 提供商，他們希望提供商能為他們的 SoC 需求做好配置。”
這些標(biāo)準(zhǔn)也還有重要的物理 IP 部分，需要專門的設(shè)計(jì)技巧。
“有兩件事在驅(qū)動(dòng) IP 供應(yīng)商不得不持續(xù)投資。一是工藝技術(shù)以及代工廠開(kāi)發(fā)出該工藝技術(shù)的變體的速度。另一個(gè)是新版本的標(biāo)準(zhǔn)。曾經(jīng)有 LPDDR4 和 LPDDR4x(低電壓版本)，然后有了 LPDDR5——在不斷演化。”
行業(yè)整合
該行業(yè)面臨的另一個(gè)阻力是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的整合。這會(huì)改變大公司的規(guī)模經(jīng)濟(jì)嗎?
“如果你是一家每年做三款芯片的中小型公司，那么從頭開(kāi)發(fā) IP 將不具有任何成本效益。”Koeter 說(shuō)，“但如果你是一家每年做 10 或 20 款芯片的大公司，那么就可能改變開(kāi)發(fā)還是購(gòu)買的經(jīng)濟(jì)模式，那么也就可能會(huì)內(nèi)部開(kāi)發(fā)一些 IP。這樣做還有一些其它好處，包括更強(qiáng)的控制和更大的靈活性。而且相對(duì)通用芯片市場(chǎng)而言，還可以為特定芯片的 IP 做更多優(yōu)化。”
一些公司可能還有經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。One Spin 的 Kelf 解釋說(shuō)：“如果商業(yè)模式是基于版稅的，當(dāng)你有兩家公司為同一個(gè) IP 支付版稅時(shí)，它們會(huì)整合，否則它們需要為同樣的投資支付雙倍的版稅，它們可以把這筆投資用來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè) IP。”
但這個(gè)說(shuō)法似乎和現(xiàn)在發(fā)生的情況不符。“有一個(gè)有趣的相反的情況。”Durdan，“一些公司認(rèn)為每個(gè)業(yè)務(wù)單元都需要能自力更生，它們并不相信開(kāi)發(fā) IP 并將其提供給多家企業(yè)的中心化企業(yè)組織。過(guò)去，它們有大型的中心開(kāi)發(fā)部門，但現(xiàn)在它們是遠(yuǎn)遠(yuǎn)更加去中心化的結(jié)構(gòu)。”
這也假定了每個(gè)部門都有相同的需求。“產(chǎn)品可能是千差萬(wàn)別的，所以一個(gè)業(yè)務(wù)的需求可能不同于另一個(gè)部門的需求。”Durdan 說(shuō)，“所以即使公司變得更大了，買的晶圓更多了，也不意味著它們會(huì)擴(kuò)張?jiān)?IP 方面的投資。”
Koeter 也將這個(gè)與 IP 一開(kāi)始被外包的原因聯(lián)系了起來(lái)。“沒(méi)有人有足夠的工程師可以跟上他們的任務(wù)。只是因?yàn)樗仨氁_地完成，并不意味著這會(huì)讓芯片不同——所以其基本的平衡沒(méi)有變化。其次，隨著工藝技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，內(nèi)部團(tuán)隊(duì)不僅必須為一種工藝變體而設(shè)計(jì)，而且還可能涉及到 3、4或 5 種變體。在這一點(diǎn)上，將其外包給投資了 40 種工藝變體的公司可能更有效。”
NetSpeed 的 Mohandass 也覺(jué)得沒(méi)什么根本變化。“是的，半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)部確實(shí)有整合，但這其實(shí)有助于 IP 產(chǎn)業(yè)。IP 產(chǎn)業(yè)是一種購(gòu)買或開(kāi)發(fā)的決策，人們將會(huì)尋找可以直接買來(lái)用的 IP，并利用自己的專用技術(shù)保存內(nèi)部的差異化。”
IP 還會(huì)繼續(xù)
目前還幾乎沒(méi)有什么危險(xiǎn)的跡象。“所有的公司都會(huì)隨時(shí)間購(gòu)買 IP，因?yàn)檫@能得到的更高的投資回報(bào)率，任何人都無(wú)法承擔(dān)失敗的后果。” Flex Logix 的 CEO Geoffrey Tate 說(shuō)，“和幾家高質(zhì)量的、證明了自己的且價(jià)格合理的 IP 供應(yīng)商合作會(huì)更好，而不是冒內(nèi)部開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。在十年內(nèi)，如果還有公司在可以購(gòu)買現(xiàn)成可用的 IP 時(shí)還選擇內(nèi)部自己開(kāi)發(fā)，我會(huì)感到非常驚訝。”
“我的死亡報(bào)告被嚴(yán)重夸大了。”——馬克·吐溫
“我們很高興地報(bào)告聯(lián)盟很強(qiáng)大，”Wong 說(shuō)，“IP 產(chǎn)業(yè)很健康，并且還將繼續(xù)創(chuàng)新。”
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摩爾定律減速的影響
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201707/361848.htm如果新節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)和采用速度減慢，可以認(rèn)為 IP 將變得更加穩(wěn)定。但似乎這個(gè)斷言與實(shí)際發(fā)生的情況正好相反。
首先，新節(jié)點(diǎn)還在繼續(xù)。“從 10nm 到 7nm 的節(jié)點(diǎn)遷移比 28nm 到 16nm 的節(jié)點(diǎn)遷移時(shí)間更短。”Cadence 的 Wong 指出，“擴(kuò)散的速度超過(guò)了 IP 供應(yīng)商支持所有每種新工藝方法的能力?，F(xiàn)在有 Bulk CMOS、finFET 和 FD-SOI。我們?cè)谕粋€(gè)時(shí)間段有 16nm、14nm、12nm、10nm、7nm 共存。”
甚至更老的節(jié)點(diǎn)也在獲得復(fù)蘇。“過(guò)去在 40nm 節(jié)點(diǎn)時(shí)，你可能會(huì)有一個(gè)低功耗版本和一個(gè)高性能版本，”Durdan 說(shuō)，“當(dāng) 40nm 節(jié)點(diǎn)結(jié)束之后，大家都遷移到了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。但28nm 卻繼續(xù)演化到了今天，現(xiàn)在有原來(lái)的 28 HPP 以及 HPM 和 HPL?，F(xiàn)在他們還有 HPC 和 HPC+。”
這給 IP 開(kāi)發(fā)商的利潤(rùn)帶來(lái)了壓力。“這是一把雙刃劍，因?yàn)槠浯_實(shí)通過(guò)使用這些節(jié)點(diǎn)提供了差異化的機(jī)會(huì)，但同時(shí)因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了變體，所以也是一個(gè)負(fù)擔(dān)，在下一個(gè)變體到來(lái)之前要收回投資和賺取利潤(rùn)就變得更加困難了。”Durdan 繼續(xù)說(shuō)，“這給 IP 供應(yīng)商帶來(lái)了一些困難，因?yàn)樗麄儽仨氝M(jìn)行投資，才能跟上每家代工廠每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)的每種變體。”
如果客戶沒(méi)有遷移到新的更小的節(jié)點(diǎn)，那還會(huì)帶來(lái)新的情況。“我們將如何增加下一代系統(tǒng)的性能?” RISC-V 執(zhí)行總監(jiān) Rick O’Connor 問(wèn)道，“大家達(dá)成共識(shí)的看法是專用異構(gòu)內(nèi)核，而且是大量這種內(nèi)核。如果你在打造一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，你就不需要服務(wù)器級(jí)別的機(jī)器所使用的所有指令。如果一款物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每隔幾分鐘才處理幾個(gè)數(shù)據(jù)包，那你就不需要用 x86 設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)它。RISC-V 讓你可以為下一代你想運(yùn)行的確切應(yīng)用構(gòu)建這些多核異構(gòu)平臺(tái)或嵌入式的專門實(shí)現(xiàn)的單核。”
事實(shí)上，這個(gè)行業(yè)正在尋求越來(lái)越大的多樣化。“IP 市場(chǎng)還有巨大的增長(zhǎng)空間，但其中大部分都是專用的，”Gary Smith EDA 的首席分析師 Laurie Balch 說(shuō)，“這個(gè)行業(yè)的解決方案是開(kāi)發(fā)多種不同解決方案的組合方案，而不是開(kāi)發(fā)一個(gè)許多人都可以使用的單一平臺(tái)。這是針對(duì)小眾用戶的定制產(chǎn)品，在 EDA 行業(yè)中，這些產(chǎn)品變化得比工具更快。”
新工藝的快速發(fā)展確實(shí)給 IP 用戶和代工廠帶來(lái)了潛在的問(wèn)題。“有很多客戶并沒(méi)有他們自己的 IP，嚴(yán)重依賴于第三方的 IP 生態(tài)系統(tǒng)。”Durdan 指出，“如果代工廠不能為他們的節(jié)點(diǎn)維持一個(gè)可行的第三方 IP 生態(tài)系統(tǒng)，那就會(huì)限制那些目標(biāo)是有自己的 IP 的客戶。”
不斷演化的標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)可能有用，也可能毫無(wú)幫助。
計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Andrew Tanenbaum 在 1981 年寫道：“在標(biāo)準(zhǔn)方面，好就好在你有很多標(biāo)準(zhǔn)可選。而且就算你不喜歡所有這些標(biāo)準(zhǔn)，你也只需要等待下一年的模型。”
隨著這個(gè)思路，標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)并不穩(wěn)固。“標(biāo)準(zhǔn)在不斷演化，工藝越變?cè)綇?fù)雜。” Synopsys 解決方案組營(yíng)銷副總裁 John Koeter 說(shuō)，“所以在一個(gè)給定工藝節(jié)點(diǎn)，更復(fù)雜的協(xié)議以及該協(xié)議的更艱難的實(shí)現(xiàn)不僅會(huì)保持價(jià)格穩(wěn)定，甚至還會(huì)導(dǎo)致上漲。 PCI Express 很復(fù)雜，USB 很復(fù)雜，大多數(shù)公司只想把它交給一家 IP 提供商，他們希望提供商能為他們的 SoC 需求做好配置。”
這些標(biāo)準(zhǔn)也還有重要的物理 IP 部分，需要專門的設(shè)計(jì)技巧。
“有兩件事在驅(qū)動(dòng) IP 供應(yīng)商不得不持續(xù)投資。一是工藝技術(shù)以及代工廠開(kāi)發(fā)出該工藝技術(shù)的變體的速度。另一個(gè)是新版本的標(biāo)準(zhǔn)。曾經(jīng)有 LPDDR4 和 LPDDR4x(低電壓版本)，然后有了 LPDDR5——在不斷演化。”
行業(yè)整合
該行業(yè)面臨的另一個(gè)阻力是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的整合。這會(huì)改變大公司的規(guī)模經(jīng)濟(jì)嗎?
“如果你是一家每年做三款芯片的中小型公司，那么從頭開(kāi)發(fā) IP 將不具有任何成本效益。”Koeter 說(shuō)，“但如果你是一家每年做 10 或 20 款芯片的大公司，那么就可能改變開(kāi)發(fā)還是購(gòu)買的經(jīng)濟(jì)模式，那么也就可能會(huì)內(nèi)部開(kāi)發(fā)一些 IP。這樣做還有一些其它好處，包括更強(qiáng)的控制和更大的靈活性。而且相對(duì)通用芯片市場(chǎng)而言，還可以為特定芯片的 IP 做更多優(yōu)化。”
一些公司可能還有經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。One Spin 的 Kelf 解釋說(shuō)：“如果商業(yè)模式是基于版稅的，當(dāng)你有兩家公司為同一個(gè) IP 支付版稅時(shí)，它們會(huì)整合，否則它們需要為同樣的投資支付雙倍的版稅，它們可以把這筆投資用來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè) IP。”
但這個(gè)說(shuō)法似乎和現(xiàn)在發(fā)生的情況不符。“有一個(gè)有趣的相反的情況。”Durdan，“一些公司認(rèn)為每個(gè)業(yè)務(wù)單元都需要能自力更生，它們并不相信開(kāi)發(fā) IP 并將其提供給多家企業(yè)的中心化企業(yè)組織。過(guò)去，它們有大型的中心開(kāi)發(fā)部門，但現(xiàn)在它們是遠(yuǎn)遠(yuǎn)更加去中心化的結(jié)構(gòu)。”
這也假定了每個(gè)部門都有相同的需求。“產(chǎn)品可能是千差萬(wàn)別的，所以一個(gè)業(yè)務(wù)的需求可能不同于另一個(gè)部門的需求。”Durdan 說(shuō)，“所以即使公司變得更大了，買的晶圓更多了，也不意味著它們會(huì)擴(kuò)張?jiān)?IP 方面的投資。”
Koeter 也將這個(gè)與 IP 一開(kāi)始被外包的原因聯(lián)系了起來(lái)。“沒(méi)有人有足夠的工程師可以跟上他們的任務(wù)。只是因?yàn)樗仨氁_地完成，并不意味著這會(huì)讓芯片不同——所以其基本的平衡沒(méi)有變化。其次，隨著工藝技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，內(nèi)部團(tuán)隊(duì)不僅必須為一種工藝變體而設(shè)計(jì)，而且還可能涉及到 3、4或 5 種變體。在這一點(diǎn)上，將其外包給投資了 40 種工藝變體的公司可能更有效。”
NetSpeed 的 Mohandass 也覺(jué)得沒(méi)什么根本變化。“是的，半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)部確實(shí)有整合，但這其實(shí)有助于 IP 產(chǎn)業(yè)。IP 產(chǎn)業(yè)是一種購(gòu)買或開(kāi)發(fā)的決策，人們將會(huì)尋找可以直接買來(lái)用的 IP，并利用自己的專用技術(shù)保存內(nèi)部的差異化。”
IP 還會(huì)繼續(xù)
目前還幾乎沒(méi)有什么危險(xiǎn)的跡象。“所有的公司都會(huì)隨時(shí)間購(gòu)買 IP，因?yàn)檫@能得到的更高的投資回報(bào)率，任何人都無(wú)法承擔(dān)失敗的后果。” Flex Logix 的 CEO Geoffrey Tate 說(shuō)，“和幾家高質(zhì)量的、證明了自己的且價(jià)格合理的 IP 供應(yīng)商合作會(huì)更好，而不是冒內(nèi)部開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。在十年內(nèi)，如果還有公司在可以購(gòu)買現(xiàn)成可用的 IP 時(shí)還選擇內(nèi)部自己開(kāi)發(fā)，我會(huì)感到非常驚訝。”
“我的死亡報(bào)告被嚴(yán)重夸大了。”——馬克·吐溫
“我們很高興地報(bào)告聯(lián)盟很強(qiáng)大，”Wong 說(shuō)，“IP 產(chǎn)業(yè)很健康，并且還將繼續(xù)創(chuàng)新。”
評(píng)論