EDA厂商的IP之路 中国IC设计业高端突破

根据工业和信息部发布的官方数据，2011年中国IC设计产值达到686.81亿元人民币，年增率25%，首次突破百亿美元大关，占全球IC设计业的比重已提升至13.89%，位居全球第三。

目前中国IC设计公司已经超过500家，并有部分公司于2010-2011年间成功上市。中国IC设计公司数量增长的同时，实力也在逐步增强。根据IC Insight公布的2011年全球前20大IC设计业者名单，两家中国公司（海思和展讯）首次榜上有名。中国IC设计业正在集体式大跨越。

中国IC设计业高端突破

Mentor Graphics副总裁及亚太区总裁彭启煌认为，国内许多IC设计公司在2011年有显著增长，尤其是几家领先的无晶圆芯片厂，我们相信这种趋势将在2012年持续，中国仍然是世界上半导体产业增长最快的市场之一。这种增长主要是因为这些领先的IC设计公司采用了先进的工艺比如40nm，甚至28nm工艺。因此，中国IC设计公司正在遇到行业巨头同样的技术挑战，需要最先进的EDA工具来帮助他们完成设计。

图1： Mentor Graphics副总裁及亚太区总裁彭启煌

Cadence副总裁及中国区经理刘国军认为随着中国本土IC企业的增加，现有企业设计团队的扩大，IC设计公司将会进一步聚集在以珠三角/长三角/北京为代表的产业链集中区域，并因此持续带动对专业人才需求的增长。同时，跨国公司继续向中国国内迁移设计团队是人才需求增大的另外一个主要原因。长三角、珠三角、和北京地区等传统的集成电路设计产业聚集地将显露出人力成本高和人才流动快的不利局面，而成都、西安等拥有丰富的人才资源的二三线城市对于跨国公司和本土公司都有巨大的吸引力。这些因素将进一步加大专业IC设计/验证人才的短缺，因此而导致的人力成本攀升会促使小型企业和创业企业向二三线城市迁移。这类企业因为关键技术掌握在少数核心成员手中，对人力的需求不是太旺盛，加上物价上涨和地方政府的政策扶持影响，二三线城市更有利于其培养相对稳定的后续技术梯队。这种模式下，2012年将会出现聚集地人才争夺继续风起云涌，人才流动加快，小公司偏安一隅的格局。

图2： Cadence副总裁及中国区经理刘国军

同时他认为，中国IC设计业经过多年发展，与美国、台湾相比在工艺节点及设计复杂性方面的差距正在缩小。以国内IC龙头企业为代表的设计界在2011已经开始了28nm的技术储备和研究。其余大量的消费类和移动设备芯片组提供商也开始试水40nm及以上工艺，2012年将会进入真正的量产阶段。因为中国的很多IC公司在某些领域已经具备和国际公司竞争的能力，从而机会成为首要条件，谁能抢占市场的桥头堡将会给其后来的竞争对手制造很大的麻烦。因此，向先进工艺迁移是中国IC企业快速换取性能的杀手锏，而IP的使用是换取效率的最直接手段，因此IP的使用将会急剧增加。加上国内设计公司大都历史短暂，没有很强的产品设计经验积累，先进工艺上流片失败导致的成本压力，以及国内公司在先进工艺经验的欠缺，这些也是对IP需求或依赖的原因。

据估计，中国IC的消费量在2012年将会稳步提升，其中大量IC需要进口的格局不会有大的改变，自给的份额虽然也会增大，但是其份额依然会是小部分。但是在自给的份额中，高端IC的增加速度将会大幅提升。在中国，2011年整机市场份额快速增长，其对本土企业支持的要求也显著提高，在本土企业能够提供相同或相近性能的产品同时，国内企业在支持和反应速度上的优势将会凸显，在和整机市场紧密结合的同时，其经济效益的增加会进一步反哺IC设计企业，从而使IC企业的设计能力、设计规模和产品线进一步提升。加上高端芯片相对较大的利润空间和较低的竞争态势，势必让更多具有此类IC设计能力的企业加入高端IC的供货商行列。

SpringSoft 企业市场副总裁Mark Milligan认为：“我们看到来自国内IC设计公司的以手机芯片和平板电脑处理器为代表的新产品大量为市场所接受。为了实现这些更复杂更高端的芯片，新的设计方法学和EDA工具不断被引进，中国IC设计业的总体技术能力随之进步。”快速发展的移动终端设备尤其受到国内IC设计公司的青睐，而目前中低端智能手机市场的迅猛发展也为国内IC设计公司提供了更多可能，因此可迅速投入以及性价比较高的IP是中国IC设计公司的首选。中国IC设计公司在高端处理器设计上跟进得很快。例如，海思采用A9内核做8核网络SoC。另外创维集团也推出了第一台基于Cortex A9的Android 3D TV，还有很好几个本地IC公司采用A9内核的芯片已用于智能手机和平板电脑，甚至是国际品牌的终端。

图3： MIPS中国区市场总监费浙平

台湾晶心科技总经理林志明则认为：“中国IC设计公司的需求除了CPU核心外，还需要相应对的周边IP或是平台IP，此外在整体SoC系统设计方法论上特别需要技术服务，因为每个不同厂家的核心竞争力、技术团队、时间、资源配置均有不同，各家厂商也将资源放在最为迫切的地方，因此对于IP工具的供货商而言技术上的服务就有特别的需求。我们看到在全中国市场中对于８位的CPU与嵌入式系统，逐步有朝向更高阶的３２位来转换的需求，且近日在产业媒体上看到许多文章都指出８位的系统在市场上逐渐的淡出，而３２位嵌入式微系统的需求则为成长的，这表示在此市场中已有所变化，尤其针对３２位所供应的IP、CPU、以及嵌入式内存的需求大增，这样的变化算是比较自然的，因为各类的产品都有更快速、更微小与更智能化的需求。”

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井喷之后的反思

2011年开始迎来了智能手机的井喷行情，整个中国的IC行业只能用一个词来形容：“亢奋”。群情激奋投身于硬件军备竞赛之中，无论是多核、还是工艺从40nm向28nm的跃迁，都呈现激进的局面。这可能是中国的IC设计行业群体性第一次离前沿水平如此接近。MIPS中国区市场总监费浙平认为这是好现象，希望能有更多的国内设计公司在这波浪潮中赚到钱并得到历练，成为一家稳定的公司。但是另一方面，除了展讯能够涉足智能手机之外，这些投入最大的大项目几乎全部的目标市场都集中于一年四、五千万的平板电脑市场，再加一点小小的播放器市场。

国内IC公司在追求设计前沿化的过程当中对最新和高端的IP需求出现了集体井喷，但同时很多人也开始讨论，大家都用同样的IP，凭什么谁比谁性能高、功耗好？尤其在移动AP方面这尤其明显，因此市场上充斥了各类无厘头式的SoC指标比较和benchmark测评，甚至直接在指标测评上面弄虚作假。这其实主要反映两个问题：首先，集成虽然也是创新，也有一定的技术难度，但是看起来可以发挥的空间不大。而且毕竟集成创新没有特别的门槛，长期竞争下来一定会趋于同质。其次，掌握更多的核心IP还是有明显优势，比如高通自己设计CPU、NV的GPU、三星自己的工厂。就国内公司来讲，全胜有很多自己的模拟IP从而提高集成度、君正自己设计的CPU有明显的功耗优势。所以现在很多国内SoC公司开始谈论核心IP的差异化，但是基本上还是力不从心。也有些公司尝试不惜重金大胆应用最先进的IP，以取得市场领先，但是很快大家又都一拥而上，某种程度推升了目前的硬件军备竞赛。

EDA厂商的IP之路

综上所述，IP之于IC公司越来越重要，所以，除了传统的IP供应商以外，现在EDA厂商也积极加入IP市场竞争。Cadence自2010年收购Denali以来，持续的投资于IP业务的发展，利用IP的优势并结合Cadence专业的AMS工具，扩展IP业务以超越Denali的传统领域，例如针对高端节点的DDR Hard PHY。自去年Hard PHY推出以来，已被全球众多著名客户所采用，其中不乏众多知名的中国企业。此外，Cadence于近日发布的 PCIe Gen 3 PHY以及完整的NVMe子系统，该子系统集合了PCIe控制器、带有NVMe控制器的PHY，以及可扩展固件接口。对IP子系统的扩充使客户可以在迅速发展的市场中快速的采用新功能。在过去的12个月里，Cadence开发及发布的新IP包括：DDR4， LPDDR3，存储空间中的WideIO， ONFI3， 以及针对存储市场的NVMe和100G以太网。以Cadence 2年多前首先发布的PCIe Gen3为例，已经帮助多个客户将产品配置提升了16倍，同时完全支持所有符合标准的高端性能。

彭启煌则透露：“Mentor自2008年就剥离了IP业务，因为我们不希望与我们的战略客户有冲突。然而，当我们看到机会不与我们的主要客户相冲突，同时又能提供独特而先进的IP时，我们还会继续投资。比如，在2010年中，Mentor收购了针对无线及消费类产品所需要的低功耗，以及高性能运算所设计的嵌入式内存及编译器的 IP供应商Novelics，就是一个很好的例子。”

由于市场的急速发展，中国的IC设计公司在EDA和IP等专用工具上的应用，将会出现前所未有的革命性变化，这种变化是以前面提到的行业和产业变化为前提的。EDA工具永远与产品的挑战性有关，回顾中国IC企业的发展，我们国家在0.18um设计上停留了相当长的时间，在这期间，EDA工具的更新也停留了相当长的时间。但是随着设计的复杂程度及工艺向40/28nm的迁移，设计中出现的各种挑战对EDA工具和IP工具的应用提出了全新的要求：验证的多样化和速度、物理设计的向前迁移、低功耗的全面需求、多核的一致性、DFM的考量、封装效应在芯片内部的预防等等。众多的IC设计和制造难点都将出现，并且在日益压缩的设计周期下变得更加难以处理，加上设计失败在经济和时间上带来的不可能接受的成本，EDA工具和IP工具应用将会成为保证流片成功的最后一道屏障。而且，EDA工具将会不再是一个简单的工具，EDA公司也不再是一个简单的工具提供商，而是一个服务商，需要和客户就项目的实际需求，在共性的平台以外提供定制化的服务，从而使双方的效能达到最大化，实现共赢。这是一个系统工程，需要从设计的最初期一直到板级综合考虑。因此刘国军认为，“只有像Cadence这样在所有设计阶段都能覆盖的EDA巨擘，才能提供行业真正需要的、完善的解决方案。同时，EDA厂商从软件供应商向服务提供商的转换，也会给行业带来新鲜的变化。”彭启煌也提到，“Mentor 公司针对使用先进工艺制程，高集成度的超大型SOC，提供了创新且独到的解决方案。例如针对40/28nm良率问题的DFM处理方法，以及系统级设计及软硬件协同验证的ESL平台，都能够帮助客户降低设计风险，并大幅度缩短产品从设计到量产上市的时间。另外，硬件仿真也是最近的一个热门话题，由于设计的复杂度以及晶体管数量的不断增加，软件仿真已经不能满足验证的需求。硬件仿真将成为将来在设计验证的主流。

Mark Milligan认为，中国IC设计公司除了引进最先进的IP以外，也更多采用了先进的验证方法学。比如基于OVM/UVM的SVTB验证环境已经普遍在大中型IC设计公司采用；FPGA原型板用于SoC验证以弥补软件仿真速度上的不足也已开始在一些领先IC设计公司成为验证手段的重要部分；形式验证开始作为动态验证的补充，验证环境品质管理的观念开始进入一些大公司的中国设计团队等等。

贴心服务，各出绝招

除了提供IP以外，针对中国的IC设计公司，各个IP和设计工具供应商都提供了针对性的服务来满足国内客户的特别需求。

目前晶心科技（Andes）正与ICC单位配合提出共推的服务，此外，对于中国的客户晶心科技也提供会员制的生意模式，为各客户的需求提供特别的服务，晶心科技所提供的服务都是具有〝价值与加值〞特性，目的是期望帮助客户发挥其优势的竞争力，双方的合作可以达到其目标并创造双赢的结果。

ARM中国区总裁吴雄昂宣称：“目前，在我们的ARM Connected Community中，一共有950多家合作伙伴，其中来自中国的合作伙伴数量已经超过了142家。过去一年多的时间内，我们建立了更为强大的中国本土支持团队，有了更多的工程师。我们的基本原则是，尽量提供生态架构，让合作伙伴来生产具体的产品，我们本身只做核心这部分。合作伙伴可以搭建自己的平台，然后我们会提供各种各样的增值服务，并帮助厂商去实现最终的产品。每个厂商的做法不一样，我们的主要目的是丰富总体的解决方案。ARM的成功实际上不是ARM本身的成功，还是整个ARM生态系统的成功，所以我们会一直把我们的注意力放在怎么样才能帮助我们的合作伙伴在这个生态系统上获得成功。在中国，我们需要注重的是保证我们中国的这些合作伙伴，真正在他自己出的产品上取得成功。”

图4： ARM中国区总裁吴雄昂

费浙平觉得，时差和语言是国内客户的两个最主要障碍，因此本地工程师的支持就非常重要。MIPS在中国的业务人员很少，但是工程师数量是业务人员的5倍。不过现实中，总部资源在客户服务中还是具有不可替代的作用，毕竟总部的人员更靠近核心研发。最近他有一个很深刻的体会，除了本地的支持力量之外，总部也必须要有非常得力的技术支持资源，最好是华人工程师，他（她）需要懂中文、愿意加班（因为时差）。所幸在MIPS总部，正好有几位这样的华人工程师，其中整个支持团队的头就是国内出去的工程师，为他们的国内客户支持起到了非常大的作用。

刘国军认为，中国IC设计企业对研发投入及最终产品的成本非常敏感，并且更愿意与包括设计服务公司及IP供应商在内的产业链伙伴合作，因此其所需要的服务也有其特殊性和针对性。尤其是在同质化严重的今天，从产业链的角度解析行业的发展和方向是中国企业最为需要的服务，从整机的角度，对市场做出正确的评估，为IC企业的定向和发展提供数据，避免一拥而上的局面和竞争浪费，是中国IC企业良性竞争和健康发展的首要条件。中国IC设计公司在产品定位和长远研发规划上需要帮助，由于各公司的实力还不够强大，需要形成互相支持的产业链生态系统，这需要行业共识，共同搭建资讯平台，在数据共享和引导上提供专业的意见和建议，这将会是一个长期的课题。

彭启煌认为，中国也有很多规模较小的公司，服务当地的细分市场，以及一些政府资助的项目。为了服务这些创业者，Mentor一直与政府紧密合作，支持孵化中心，直到这些初创公司发展成一定规模。