IP核:ARM宫斗大戏背后的芯片产业,三大巨头制霸食物链顶端【附下载】| 智东西内参( 三 )


IP核:ARM宫斗大戏背后的芯片产业,三大巨头制霸食物链顶端【附下载】| 智东西内参
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▲全球半导体市场(单位:亿美元)

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▲ ARM 经营的三个阶段(单位:百万美金)

未来 , 继个人 PC、智能手机后半导体产业将在物联网、云计算、人工智能和大数据等新应用的兴起下逐步进入下一个发展机遇期 。 根据 IBS 报告 , 这些应用驱动着半导体市场将在 2030 年达到 10,527.20 亿美元 , 2019~2030 年均复合增长率为 9.17% , 市场容量不断扩大 , 芯片的品类、数量和更迭速度要求持续提升 , IP 行业将得到进一步的发展 。 据 ICInsight , 预计 2020 年全球芯片出货量将达 10,363 亿颗 , 同比增长达 7.13% 。
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▲全球半导体市场(单位:亿美元)

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▲ 芯片出货量(单位:十亿片)

另一方面是随着摩尔定律的演绎 , 制程和工艺持续改进 , 高性能芯片设计难度不断在加大 。 当前随着摩尔定律的不断深入下探 , 20nm 以及小于 20nm 先进节点的高性能 IC 设计与 16nm/14nm FinFET、3D IC 相关的先进技术涉及到从系统设计验证、芯片实现到三维封装设计已经非常复杂 , 高集成度与 IC 测试/验证难度不断加大 。
单颗芯片可容纳晶体管数量增加 。 随着先进工艺节点不断演进 , 芯片的线宽不断缩小 , 单颗芯片上可容纳的晶体管数量也快速增加 , 单位面积性能得以相应提升 。 根据 IBS 报告 , 以 80mm面积的芯片裸片为例 , 在 16nm 工艺节点下 , 单裸片可容纳的晶体管数量为 21.12 亿个;在 7nm 工艺节点下 , 晶体管数量为 69.68 亿个 。
采用先进工艺节点的芯片设计成本逐渐提高 。 先进工艺节点使用晶体管数量持续增长 , 使设计的复杂度不断增加 , 从而提高了设计成本 。 根据 IBS 报告 , 以先进工艺节点处于主流应用时期的设计成本为例 , 工艺节点为 28nm 时 , 单颗芯片设计成本约为 0.41 亿美元 , 而工艺节点为 7nm 时 , 设计成本则快速升至约 2.22 亿美元 。 即使工艺节点达到成熟应用时期 , 设计成本大幅度下降的前提下 , 相较同一应用时期的上一代先进工艺节点 , 仍存在显著提升 。
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▲芯片设计成本(单位:百万美元)

高成本、高风险的设计投入使芯片设计公司在研发先进工艺节点的芯片产品时 , 需要有大规模的产销量支撑来平摊设计成本 , 为降低设计风险和成本 , 芯片设计公司越来越多地寻求使用经过验证的半导体 IP 。 未来 , 集成电路设计产业中基于平台的设计 , 即以应用为导向 , 预先集成各种相关 IP , 从而形成可伸缩和扩展的功能性平台 , 是一种可升级的 IP 复用性解决方案 , 可以快速实现产品升级迭代 , 同时降低设计风险与设计成本 。 随着个人计算机产业向手机产业迈进 , 终端产品更加复杂多样 , 芯片设计难度快速提升 , 研发资源和成本持续增加 , 促使全球半导体产业分工继续细化 , 芯片设计产业进一步拆分出半导体 IP 产业 , 而芯片设计服务产业的服务范围也将进一步扩大 。


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