AI浪潮驱动 半导体IP行业新变数

前不久，小米正式发布旗下首款3nm工艺的SoC玄戒O1，采用了半导体IP公司Arm提供的CPU和GPU等IP作为架构支持，在此基础上进行后端和系统级设计。

这也是目前大部分芯片在设计时都采用的研发模式。假如把设计一颗芯片比喻为盖房子，半导体IP公司提供的就是砖块和基础框架，根据这些基本材料，设计厂商再结合产品需要进行管道和线路设计、软装定义等工作。

本轮AI浪潮下，半导体IP行业正迎来新的变数。专业机构IPnest调研显示，2024年全球前四大半导体IP厂商的市场集中度从前一年的72%提升到75%，但各自增速不尽相同。其中排名第一的Arm在近9年时间整体业绩增速为124%，排在第二和第三位的Synopsys（新思科技）和Cadence（楷登电子）增速均超过300%。

这是因为，在当前计算加速时代，AI对于高速IP接口的需求指数级提升，其数量远高于CPU这类核心计算元件的量级。

除此之外，半导体IP行业随着对下游不同市场的持续扩展，以及摩尔定律放缓趋势下寻求新的技术话语权，而正走向新的竞争阶段。

增速分化

作为半导体行业的上游，半导体IP行业虽然整体规模并不大，却是能够撬动数千亿美元级芯片市场的关键。

例如根据Arm官方发布的信息，其为玄戒O1提供了Armv9.2 Cortex CPU集群IP、Arm Immortalis GPU IP以及CoreLink互连系统IP。

小米方面也发布回应称，玄戒O1是小米玄戒团队历时四年多自主研发设计的3nm旗舰SoC，其中基于Arm最新的CPU、GPU标准IP授权，但多核及访存系统级设计、后端物理实现完全由玄戒团队自主设计完成，并非网传采用Arm提供的完整解决方案。

Arm此前曾在公开场合表示，其CSS方案本质上是为不同细分市场的合作伙伴提供计算子系统，帮助他们有效提升性能、降低成本，并加快产品上市周期。但CSS是标准化产品，而非定制化业务，Arm的主要业务仍然是提供标准化的平台解决方案。

这侧面显示出该行业并不会有太高的整体规模，但依然维持了较高增速。

根据IPnest统计，2024年半导体设计IP市场的总规模为85亿美元，同比增速20%为历史最高。过去一年来，头部四家公司的整体业绩成长性多在25%左右，因此推动了其产业集中度进一步提升。

当然，不同的行业分布让公司之间的成长性有所差异。IPnest指出，在过去九年来，半导体IP市场整体成长了145%，但排名第一的Arm共成长124%，排在第二和第三的新思科技和楷登电子分别成长了326%和321%。

如果从授权许可（license）口径计算，2024年新思科技的市场份额（32%）甚至略高于Arm（30%）；从特许权使用费（royalty）口径看，则Arm以66.7%的份额远高于排在后列的厂商。

IPnest CEO Eric Esteve告诉21世纪经济报道记者，2024年在授权收入方面，Synopsys超过Arm，可以从两个方面分析背后原因。

一方面是结构性原因，“它反映了新思科技遵循‘一站式服务’理念构建IP组合的质量。新思科技虽然看起来在处理器领域存在弱点，但在几乎所有其他领域，如物理、有线接口和数字领域，它都是领先者。”他进一步指出。

举例来说，如果深入研究有线接口领域并按协议来看，新思科技在USB（77%份额，后同）、PCIe（67%）、DDR内存控制器（58%）、SerDes（42%）、UCIe（44%）或MIPI（74%）方面都拥有领先的市场份额。

另一方面是推测性原因，Eric Esteve向记者进一步指出，自2020年开始，有线接口领域就成为半导体IP行业增长最为迅速的细分类别，其复合年增长率超过20%，且预计未来五年仍将保持这一趋势。

“这与人工智能的广泛应用密切相关。”他分析道，因为高性能计算（HPC）应用需要在先进技术节点上使用高端互连。如果观察Arm、Synopsys和Cadence在过去九年间各自的复合年增长率，分别为10.6%、19.9%和19.7%，这充分印证了，后两者的定位极大促成了其高成长性的结果。

据IPnest统计，2024年，有线接口的设计IP细分市场年增速23.5%，处理器类别则增长22.4%。

TechInsights首席半导体市场分析师Eric Balossier则从公司发展历程角度对21世纪经济报道记者展开分析。他指出，Synopsys近些年来一直在开展收购行动，众多收购动作推动了其增长，这种外延式扩张带来的成长，会比内生有机增长带来的成长性更为显著。

“自2016年以来，新思科技已完成74项收购，在过去三年中平均每年进行两项收购。这种策略为公司带来了广泛的IP，包括接口IP，其增长速度超过了所有其他IP类别，包括CPU IP。”他分析道，而Arm在CPU IP市场中的渗透率非常高，这一定程度限制了其在终端市场的整体增长表现。

不过，Eric Balossier补充分析道，Arm正在凭借个人电脑和数据中心市场的新机遇推进发展，此外还在提高新许可证价格或提供整套解决方案（CSS）来提高价值。

21世纪经济报道记者发现，在此前的业绩交流会上，Arm高管就曾提到，采用新一代v9架构的总专利使用费组合会比v8架构高，其推出的CSS计算子系统解决方案也将推动特许权使用费（royalty）业务收入增长。

AI驱动扩张

正是由于IP行业整体规模较小，这让产业内公司都在寻求差异化的商业模式，以获取更高成长空间。

典型如新思科技和楷登电子，不仅是IP厂商，更是EDA龙头，是典型的EDA+IP组合式商业模式。而Arm虽然以纯IP模式为主，但近些年来也在寻求提供CSS这类标准化解决方案，进而帮助加快芯片设计公司的产品上市速度，来扩大成长性。

借力外延式扩张也是不可忽视的视角，在AI浪潮下，这一趋势可能会延续。近日就有市场消息指出，Arm和高通都有收购SerDes巨头Alphawave的意愿，Alphawave恰恰是半导体IP行业排名第四的公司。

虽然该收购动作并未得到公司方面公开确认，但可以以此为切口，观察IP厂商的未来扩展路径。

Eric Esteve向记者分析，Arm的商业模式并非仅围绕CPU IP及GPU IP。“自1999年收购Artisan以来，Arm的商业模式由被称为基础IP的内存编译器和I/O库、系统IP以及安全IP共同构成。2025年，Arm将这些基础IP出售给了Cadence，这一行为表明，Arm并不想模仿Synopsys的‘一站式服务’模式。”

至于Alphawave可能给Arm带来的加持作用，Eric Esteve续称，由于SerDes（串行器/解串器）对于构建基于以太网、PCIe、CXL或UCIe等协议构建顶级的互连能力至关重要，像Alphawave这样的公司在高端接口IP领域处于领先地位，其可以满足构建高性能计算应用（如AI系统）的需求。

由此可以看到两种截然不同的方案。他分析道，第一种是，Arm通过提供Alphawave的IP和chiplets（芯粒）方案进军人工智能市场，如今可为其至少增加3亿美元年收入，到2028年这一数字将增至10亿美元。

第二种方案是，Arm希望通过完善自身技术能力来开发AI系统，并以此与超威半导体（AMD）和英伟达（Nvidia）展开竞争。“这将是一种彻底的商业模式变革，但该公司最近已就此类变革进行了沟通，通过在IP基础上提供集成电路（IC）方案，这可能使Arm的收入从数十亿美元提升至数百亿美元。”Eric Esteve进一步指出。

Eric Balossier也告诉21世纪经济报道记者，拥有领先的SerDes IP，将有助于Arm凭借其产品打入高性能通信和数据中心系统级芯片（SoC）设计领域的客户市场（无论是通过IP子系统，还是通过推进其商业模式来服务定制化芯片设计）；此外，这将为高性能通信和其他前沿市场提供更广泛的IP组合。

从行业趋势看，他指出，IP领域既呈现出整合态势，又高度分散。对于计算和先进封装相关的高需求IP领域，行业间整合可能会持续；而像英特尔这样的成熟计算机公司，可能退出一些非核心业务，其战略也可能推动对IP组合的更广泛收购；当然也可能面临来自其他公司的竞争，比如英伟达最近宣布将向第三方授权其NVLink互连IP等。

模式竞赛

不过奇怪的是，在本轮AI浪潮中，主力产品为GPU IP的公司Imagination Technologies（简称IMG）似乎并未能借力获得市场份额的快速提升。

IPnest统计，2024年IMG以1.6%的市场份额位居全球第六位，年收入增速反而下滑了10%。

Eric Esteve分析道，回想十年前，IMG在GPU IP领域排名第一，并与CPU领域排名第一的Arm在手机市场展开竞争。同时，IMG在CPU IP方面进行了几次尝试但均未成功，先是与MIPS合作，后来又尝试RISC-V，Arm则成功开发了端侧GPU IP成为市场领导者。IMG与重要客户苹果的合作经历颇为波折，后者一度试图摆脱其作为供应商，不过最终未果。

“如今，IMG迎来蓬勃的发展机会：该市场需要借助IMG提供的GPU IP解决方案来与AMD和英伟达竞争。但考虑到这两个竞争对手在GPU领域深耕多年，这绝非易事。”他续称，IP市场竞争极为激烈，要想成功，必须推出具有突破性的技术解决方案。

Eric Balossier也向记者指出，IMG面临着来自英伟达、AMD和Arm等老牌竞争对手的激烈竞争。不过，近期IMG新发布的E系列产品非常引人关注。

“值得注意的是，所有主要IP供应商都在提供可集成到微控制器（MCU）或片上系统（SoC）中，用于边缘人工智能的神经网络处理器NPU IP，包括Arm、新思科技、楷登电子、Ceva及几家初创公司。这使得边缘市场的NPU IP供应商过多，而客户不足，这让IMG在拓展AI市场机会时面临阻碍。”他进一步分析道。

对于IP行业的未来整合走向，Eric Esteve表示，下一步可能将走向寻求商业模式改变，允许IP供应商设计IC产品，也可能只是设计chiplet这类小芯片。“半导体IP市场的整体规模略低于100亿美元，在2024年为84亿美元，而销售chiplet或IC，可能是突破100亿美元上限的唯一途径。”