从Intel和ARM之争看集成电路IP核的生态价值

从Intel和ARM之争看集成电路IP核的生态价值

几年前如果有人将ARM和Intel相提并论，一定会被同行耻笑。Intel是一家年销售额过300亿美金，每年研发投入超过50亿美元，在全球拥有近10万员工的IT巨头，而ARM仅仅是一家“著名的小公司”，其销售额仅仅几个亿美金而已，在全球拥有不到2000名员工。但今天，当Intel要大力拓展嵌入式市场，极力宣传其处理器极其适用于嵌入式应用的时候，却遇到了一个绕不过的竞争对手，ARM。其实，Intel面对的绝不仅仅是一家ARM公司，它面对的是一个ARM公司营造起来的生态系统。

半导体产业的发展经历了一个不断分工细化、上下游联动发展的过程，有人将当前的半导体公司及其业务模式分成了三个种类：第一种是IDM模式（The Integrated Device Manufacturer Model）。该模式的显著特点是一家企业在内部完成了产业链的若干关键环节，如制造、设计甚至是设计工具的开发。Intel是典型的IDM模式的公司，事实上，今天全球主要的半导体公司多数是IDM类型的公司，IDM企业的总销售额约有200 billion美元左右。

表1  2008年全球前20位的半导体公司
 
Data Source: IC Insights,2008

第二种模式是Fab+Fabless模式。该模式的显著特点是Fab专注于做工艺研发和设计代工，Fabless企业专注于做IC设计。Fab的典型代表如TSMC，Fabless的典型代表如Qualcomm，全球纯代工企业的产值约有20 billion美元左右，Fabless企业的产值约有50 billion美元左右。第三种模式称为Chipless模式。该模式的显著特点是Chipless企业只提供IP核授权，自身并不卖芯片。Chipless模式的典型代表如ARM。全球IP加Design Service的业务收入约有3 billion美元左右。从营业收入看，IDM企业约为200个Billion美元，Fabless企业约为50个Billion美元，IP企业约为3个Billion美元。

以下几个因素催生了Chipless商业模式的出现。首先是半导体的消费由企业为主进入以个人为主的年代，呈现多元化的趋势。从全球半导体消费的趋势看，用于个人消费的半导体如消费电子、通信、汽车电子在逐年上升。个人消费半导体终端产品呈现出多元化的趋势，使得半导体的产品创新和技术创新更需贴近个人消费需求，而这是专注于IP核设计企业的优势所在，即能更准确的把握市场消费功能需求；其次是随着半导体制程逐渐向纳米级靠近，芯片功能的增强和规模的扩大需要越来越多的依赖IP核复用实现。当前，半导体公司纷纷将高端制造外包给Foundry，自身更加关注于设计，芯片的升级越来越多的依赖于多核、IP核复用、软件升级等来实现；同时半导体行业随着行业的日渐成熟，已越来越成为一个微利行业，而Chipless商业模式是最好的成本分摊、利润共享的降低行业总成本的方法；最后，Chipless商业模式体现了半导体行业创新密集的显著特点，IP核本身就是各种创新技术和创新功能的集合。

目前，在全球范围内有超过400家IP核提供商，提供超过6000个不同种类的IP核。从IP核企业的属性看，又分为不同的几类：一类是纯IP核提供商，如ARM、MIPS等；一类是Foundry，Foundry是IP核大户，如台湾TSMC有超过2700个IP核，很多Foundry的IP核是免费向客户提供的；一类是EDA公司，Synopsys、Mentor、Cadence都有各自的IP核业务；一类是Design Service公司，如我国的Verisilicon，Verisilicon以设计服务为主业务，同时有自己的ZSP IP核平台；一类是IDM或Fabless企业，自身对外有限授权部分IP核，如IBM、高通、Freescale等。由于IP核提供商的多样性以及IP核商业授权模式的多样性，导致要统计全球IP核产业的产值是一件极为困难的事情。

截止到目前为止，ARM是全球范围内最成功的IP核提供商。这家总部在英国的著名小公司，已向超过200家半导体公司提供技术授权，每年全球范围内设计及销售的内含ARM处理器的芯片达40多亿颗；从2001年进入中国市场，国内已有400多所大学开设了ARM相关的课程和实验室、出版了 120多本中文的ARM相关教科书，发展了国内60多家ARM Connected Community 成员。ARM已将自己的发展和多家合作伙伴的发展密切联系在了一起，他们共同组成了一个ARM生态圈。Intel要面对的，不仅仅是ARM，而是这个规模庞大的ARM生态圈。

以ARM为代表的Chipless IP核授权业务，在新的世纪，特别是在半导体制程发展到一定极限的情况下，正在焕发出勃勃生机。IP核已成为集成电路设计业的倍增器。当前SoC设计需要越来越多的IP核。从小的方面看，一个Foundry所拥有的IP核数量的多少，质量的高低已成为一个Foundry制胜的关键，从大的方面看，一个国家所拥有的IP核数量的多少，质量的高低已成为一个国家抢占集成电路战略制高点的关键；IP核已成为产业低成本创新的利器。Chipless商业模式极大的降低了研发成本和研发风险，以风险共担、利益共享的模式形成了一个个小的以处理器内核为核心的生态圈，使得低成本创新成为可能。从这个意义上看，以ARM为代表的Chipless商业模式是半导体产业链进一步分工细化的结果，是新型的半导体业态。因此，Intel要面对的，不仅仅是ARM，不仅仅是ARM生态圈，更是半导体产业的发展趋势和潮流。