国产IP发展综述：中国需要有自己的芯片标准吗？能否建立起来？
ip，这是一个法律词汇，指知识产权，是intellectual property的英文简称。在芯片产业，ip大部分时候是指那些ip核，释义是芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。
有了ip，复杂的芯片设计就不需要全部由设计者来完成，而是采用设计者自主设计加上ip的方式来实现，降低了芯片设计的复杂程度。某种意义上讲，ip是无晶圆设计公司（fabless）做大做强的关键所在，让非idm类型的公司也能够设计大的、复杂的芯片。
从x86到arm，再到risc-v对于芯片设计而言，ip可以理解为子模块和子系统，只是它们带有自主知识产权保护，需要商业收费授权之后才能够使用。因此，ip需要遵循一些规则去设计，不能毫无章法地随意定义。这一点，我们从arm公司的商业模式中能够得到很好的解释。
作为全球领先的ip供应商，arm公司先是定义了arm架构。目前，全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用arm架构。在arm架构之下，是各种各样功能的ip，比如微控制器mcu用到的m55内核，还有cpu用到的a55内核。当然，也有像苹果这些买arm公司的ip回去之后再设计的。
arm公司的ip产品（图源：arm公司官网）
在由中国集成电路创新联盟指导，中国集成电路设计创新联盟、中国半导体行业协会集成电路设计分会、国家 芯火 双创基地、苏州市高新区共同主办的 2021 中国集成电路设计创新大会暨 ic 应用博览会（简称 icdia ）上，芯来科技执行总裁彭剑英博士表示，从最早的pc到手机，再到物联网。我们先是经历了“x86时代”，这个时代我们记住了英特尔、amd。到了“arm时代”，我们记住了高通、苹果等。从生态丰富程度来看，arm是最广泛的，从手机到物联网终端，现在开始冲击服务器市场。从发展周期来看，一个主流架构要占领市场，从它的出现，到它的成长，再到它的稳定，最后到它占有一定的市场比例，这期间需要经过十几、二十几年的发展周期。
实际上，从“x86时代”到如今的“risc-v时代”，时代的名称在交替，芯片的侧重点也在发生改变，但上一代的产物并不是说会彻底消失，而是依然在发挥着巨大的作用，就像电脑的cpu一样。因此，对于立志要实现超越的“中国芯”而言，每一时代的技术和产品都需要补齐短板。在这其中，ip丰富度和质量是一个很重要的评定标准。
正如沐曦集成电路创始人、ceo陈维良介绍企业时谈到的，gpu是x86时代就出现的，英特尔至今的模式是cpu搭配集成的gpu一起卖，这是一个难度非常高的领域，需要很强的系统化能力。这其中包括了ip，沐曦核心团队此前在gpu ip、设计、产品化方面有全套的经验，这是一个基础。
不可否定，risc-v是一个巨大的产业机会。但正如彭剑英所言，今天的risc-v在国内出现第一家公司芯来科技至今只有三年的时间，从ip设计到最终的芯片上市，这中间会有3-5年的沉淀期，因此还处于早期阶段。虽然兆易创新和乐鑫等公司推出了一些产品面市，但要论市占比现在还为时尚早。
“中国芯”背后的ip力量芯片并不是一个新概念，已经经历了数十年的发展，如今芯片的种类虽然还是以处理器芯片为主流，但一块电路板上用到的其他芯片类型也非常丰富。而每一种芯片设计背后都会牵扯到这样那样的ip，接口ip、dsp ip、ram ip、控制器ip……
统计数据显示，ic的复杂度以每年55%的速率递增，而设计能力每年仅提高21%。因此，一个芯片公司要争做行业顶尖，如果不借助ip的力量，难度可想而知。icdia上，ip这个词出现在各个公司的演讲和访谈中。
上面已经提到，沐曦集成电路的核心团队在gpu方面有较为全面的经验，而创始人陈维良自己在gpu架构ip和产品化方面都有经验。他还提到，一个gpu中行业ip核占用的面积超过了80%，自主gpu也是从ip设计开始。这是ip和国产gpu的结合。
芯耀辉科技则是国内专注于ip研发的公司。芯耀辉科技cto李孟璋提到，ip自身复杂度越来越高，需要全方位的验证，芯片级验证、系统级验证、可靠性验证和兼容性验证等需要ip团队耗费巨大的心力。这其中也蕴含着各种创新，ip和封装技术结合而来的先进封装，ip和eda结合的智能化和自动化等。这是国产ip厂商的思考。
芯动科技是ip和芯片定制服务商。芯动科技技术总监高专谈到，ip本身的市场总值并不大，大概只有数十亿美元的份额，但ip却能够撬动数千亿的半导体市场。他认为，ip设计需要承担设计风险和先进制程两个方面的压力，ip设计要紧跟新标准和新工艺。芯动科技一直都关注接口ip的发展，目前已经有50亿颗ip核应用在客户的芯片中。这是国产ip厂商展示出的竞争力。
在这里还是要再一次提到芯来科技，是国内第一家专注做risc-v处理器ip以及相应解决方案的公司。从2018年的零到如今的全系列ip解决方案，芯来科技所有的处理器ip都是可配置的，能够去对标arm公司类似的产品。这也是国产ip厂商展现出来的竞争力。
而国内还有很多像行芯科技一样做eda工具的，在这个领域设计ip或者结合ip都是不可避免的。因此，我们讲“中国芯”发展要注重研发，有一个很关键的点就是，在各个国产芯片公司内部，核心团队需要有人在ip方面是擅长的。
中国是否需要有自己的芯片标准？上文中，我们已经讲过全球ip发展的大势，以及“中国芯”背后的ip力量。在这个基础上，我们去思考一个目前在国内非常热门的话题，那就是中国需不需要有自己的芯片标准？
龙芯中科董事长、中科院计算研究所研究员胡伟武近来表示，wintel（windows+intel）和aa （arm+android）模式在全球范围内具有垄断性地位，中国要实现产业的发现需要建立起第三套体系。一旦有了自己的体系，即便是落后的工艺也能够有很好的用户体验。
关于打造中国自己的操作系统这一点，华为事件已经说明，操作系统也会成为“卡脖子”的环节，华为手机在全球除国内以外的业务便深受其累，应用生态能够决定背后的用户生态。
但这背后还有一个更深层次的问题，那就是上述我们提到的ip相关的公司中，除了芯来科技在基于开源架构risc-v打造ip矩阵，其他所提到的这些ip公司都在遵循“x86架构”和“arm架构”这些主流架构做事情。
实际上，即便是risc-v架构也不是中国自己的体系，而是一个开源的架构。因此，作为芯片产业创新的先锋，国内各大ip公司基本都是在全球化的芯片标准下继续做创新。
而ip的玩法本身也在进化，chiplet模式已经被广泛的认可。芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民在主题为《芯粒（chiplet）的机遇和挑战》中提到，2024年，采用chiplet的处理器芯片的全球市场规模将达58亿美元，比2018年的6.45亿美元增长9倍，到2035年将达到570亿美元。对于半导体ip来说，升级为chiplet供应商，可提升ip的价值且有效降低芯片客户的设计成本。
不得不说龙芯中科是少数派。早在十年前，龙芯中科就曾带头实施“中国国家指令集架构计划”。此前“中国芯”刚开始大热时也有划分标准，面向cpu则需要：1、研发机构安全保密；2、指令系统能自主可持续发展；3、核心源代码必须是自己编写。看看此中代表——龙芯中科的坎坷路，至今依然和mips ip纠缠不清，先是被mips起诉以缴纳授权费方式和解。如今又被取得mips中国区独家经营权的上海芯联芯质疑其“彻底”抛弃mips并发布自主指令系统的宣传报道未经相关方佐证，与事实严重不符，已经损害了上海芯联芯的合法权益。因而，上海芯联芯要求龙芯中科公开“loongisa”和“loongarch”手册的完整内容。至今，龙芯中科还没有给出回应。
图源：上海芯联芯官网
当前，正处于龙芯中科上市的关键时期，此番事情如果不能够得到合理解决，公司将背负很大的舆论压力，也需要面临上海芯联芯的诉讼问题。
龙芯中科上市进度（图源：企查查）
作为“中国半导体ip第一股”，芯原的ip覆盖了图形、视频、数字信号、神经网络处理等，与全球各大晶圆代工企业都有过合作，研发实力可见一斑。但戴伟民并不建议中国搞一套自己的芯片标准，力主持续推动中国集成电路产业risc-v生态建设。
后记从x86到arm再到risc-v，“中国芯”这一次的上车速度并没有明显落后，risc-v不仅是国产ip的机会，也是国产芯片的历史性机遇。基于一个全新的开源平台，能够与国际同行竞争比拼。
在国家倡导保护知识产权的大背景下，国产ip企业的发展环境将越来越优质。在国产芯片的每个环节上，或者会有国产ip企业，或者在相关公司中能够看到从事过ip研发的核心人员。ip被认为是芯片产业的灵魂，在“中国芯”发展历程中的作用是巨大的。
龙芯中科这么多年坚持走“自主体系”的道路，此中艰辛可想而知，受到的质疑也从未断过。如今，risc-v指令集如当年的mips一样红火，我们是借力打力？还是另起炉灶？
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从x86到arm，再到risc-v对于芯片设计而言，ip可以理解为子模块和子系统，只是它们带有自主知识产权保护，需要商业收费授权之后才能够使用。因此，ip需要遵循一些规则去设计，不能毫无章法地随意定义。这一点，我们从arm公司的商业模式中能够得到很好的解释。
作为全球领先的ip供应商，arm公司先是定义了arm架构。目前，全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用arm架构。在arm架构之下，是各种各样功能的ip，比如微控制器mcu用到的m55内核，还有cpu用到的a55内核。当然，也有像苹果这些买arm公司的ip回去之后再设计的。
arm公司的ip产品（图源：arm公司官网）
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实际上，从“x86时代”到如今的“risc-v时代”，时代的名称在交替，芯片的侧重点也在发生改变，但上一代的产物并不是说会彻底消失，而是依然在发挥着巨大的作用，就像电脑的cpu一样。因此，对于立志要实现超越的“中国芯”而言，每一时代的技术和产品都需要补齐短板。在这其中，ip丰富度和质量是一个很重要的评定标准。
正如沐曦集成电路创始人、ceo陈维良介绍企业时谈到的，gpu是x86时代就出现的，英特尔至今的模式是cpu搭配集成的gpu一起卖，这是一个难度非常高的领域，需要很强的系统化能力。这其中包括了ip，沐曦核心团队此前在gpu ip、设计、产品化方面有全套的经验，这是一个基础。
不可否定，risc-v是一个巨大的产业机会。但正如彭剑英所言，今天的risc-v在国内出现第一家公司芯来科技至今只有三年的时间，从ip设计到最终的芯片上市，这中间会有3-5年的沉淀期，因此还处于早期阶段。虽然兆易创新和乐鑫等公司推出了一些产品面市，但要论市占比现在还为时尚早。
“中国芯”背后的ip力量芯片并不是一个新概念，已经经历了数十年的发展，如今芯片的种类虽然还是以处理器芯片为主流，但一块电路板上用到的其他芯片类型也非常丰富。而每一种芯片设计背后都会牵扯到这样那样的ip，接口ip、dsp ip、ram ip、控制器ip……
统计数据显示，ic的复杂度以每年55%的速率递增，而设计能力每年仅提高21%。因此，一个芯片公司要争做行业顶尖，如果不借助ip的力量，难度可想而知。icdia上，ip这个词出现在各个公司的演讲和访谈中。
上面已经提到，沐曦集成电路的核心团队在gpu方面有较为全面的经验，而创始人陈维良自己在gpu架构ip和产品化方面都有经验。他还提到，一个gpu中行业ip核占用的面积超过了80%，自主gpu也是从ip设计开始。这是ip和国产gpu的结合。
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芯动科技是ip和芯片定制服务商。芯动科技技术总监高专谈到，ip本身的市场总值并不大，大概只有数十亿美元的份额，但ip却能够撬动数千亿的半导体市场。他认为，ip设计需要承担设计风险和先进制程两个方面的压力，ip设计要紧跟新标准和新工艺。芯动科技一直都关注接口ip的发展，目前已经有50亿颗ip核应用在客户的芯片中。这是国产ip厂商展示出的竞争力。
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实际上，即便是risc-v架构也不是中国自己的体系，而是一个开源的架构。因此，作为芯片产业创新的先锋，国内各大ip公司基本都是在全球化的芯片标准下继续做创新。
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