從Intel和ARM之爭看集成電路IP核的生態(tài)價值

在幾年前如果有人將ARM和Intel相提并論，一定會被同行恥笑。Intel是一家年銷售額過300億美金，每年研發(fā)投入超過50億美元，在全球擁有近10萬員工的IT巨頭，而ARM僅僅是一家“著名的小公司”，其銷售額僅僅幾個億美金而已，在全球擁有不到2000名員工。但今天，當(dāng)Intel要大力拓展嵌入式市場，極力宣傳其處理器極其適用于嵌入式應(yīng)用的時候，卻遇到了一個繞不過的競爭對手，ARM。其實，Intel面對的絕不僅僅是一家ARM公司，它面對的是一個ARM公司營造起來的生態(tài)系統(tǒng)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷分工細(xì)化、上下游聯(lián)動發(fā)展的過程，有人將當(dāng)前的半導(dǎo)體公司及其業(yè)務(wù)模式分成了三個種類：第一種是IDM模式（The Integrated Device Manufacturer Model）。該模式的顯著特點是一家企業(yè)在內(nèi)部完成了產(chǎn)業(yè)鏈的若干關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如制造、設(shè)計甚至是設(shè)計工具的開發(fā)。Intel是典型的IDM模式的公司，事實上，今天全球主要的半導(dǎo)體公司多數(shù)是IDM類型的公司，IDM企業(yè)的總銷售額約有200 billion美元左右。

表1  2008年全球前20位的半導(dǎo)體公司
 
Data Source: IC Insights,2008

第二種模式是Fab+Fabless模式。該模式的顯著特點是Fab專注于做工藝研發(fā)和設(shè)計代工，F(xiàn)abless企業(yè)專注于做IC設(shè)計。Fab的典型代表如TSMC，F(xiàn)abless的典型代表如Qualcomm，全球純代工企業(yè)的產(chǎn)值約有20 billion美元左右，F(xiàn)abless企業(yè)的產(chǎn)值約有50 billion美元左右。第三種模式稱為Chipless模式。該模式的顯著特點是Chipless企業(yè)只提供IP核授權(quán)，自身并不賣芯片。Chipless模式的典型代表如ARM。全球IP加Design Service的業(yè)務(wù)收入約有3 billion美元左右。從營業(yè)收入看，IDM企業(yè)約為200個Billion美元，F(xiàn)abless企業(yè)約為50個Billion美元，IP企業(yè)約為3個Billion美元。

以下幾個因素催生了Chipless商業(yè)模式的出現(xiàn)。首先是半導(dǎo)體的消費由企業(yè)為主進(jìn)入以個人為主的年代，呈現(xiàn)多元化的趨勢。從全球半導(dǎo)體消費的趨勢看，用于個人消費的半導(dǎo)體如消費電子、通信、汽車電子在逐年上升。個人消費半導(dǎo)體終端產(chǎn)品呈現(xiàn)出多元化的趨勢，使得半導(dǎo)體的產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新更需貼近個人消費需求，而這是專注于IP核設(shè)計企業(yè)的優(yōu)勢所在，即能更準(zhǔn)確的把握市場消費功能需求；其次是隨著半導(dǎo)體制程逐漸向納米級靠近，芯片功能的增強(qiáng)和規(guī)模的擴(kuò)大需要越來越多的依賴IP核復(fù)用實現(xiàn)。當(dāng)前，半導(dǎo)體公司紛紛將高端制造外包給Foundry，自身更加關(guān)注于設(shè)計，芯片的升級越來越多的依賴于多核、IP核復(fù)用、軟件升級等來實現(xiàn)；同時半導(dǎo)體行業(yè)隨著行業(yè)的日漸成熟，已越來越成為一個微利行業(yè)，而Chipless商業(yè)模式是最好的成本分?jǐn)?、利潤共享的降低行業(yè)總成本的方法；最后，Chipless商業(yè)模式體現(xiàn)了半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新密集的顯著特點，IP核本身就是各種創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新功能的集合。

目前，在全球范圍內(nèi)有超過400家IP核提供商，提供超過6000個不同種類的IP核。從IP核企業(yè)的屬性看，又分為不同的幾類：一類是純IP核提供商，如ARM、MIPS等；一類是Foundry，F(xiàn)oundry是IP核大戶，如臺灣TSMC有超過2700個IP核，很多Foundry的IP核是免費向客戶提供的；一類是EDA公司，Synopsys、Mentor、Cadence都有各自的IP核業(yè)務(wù)；一類是Design Service公司，如我國的Verisilicon，Verisilicon以設(shè)計服務(wù)為主業(yè)務(wù)，同時有自己的ZSP IP核平臺；一類是IDM或Fabless企業(yè)，自身對外有限授權(quán)部分IP核，如IBM、高通、Freescale等。由于IP核提供商的多樣性以及IP核商業(yè)授權(quán)模式的多樣性，導(dǎo)致要統(tǒng)計全球IP核產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值是一件極為困難的事情。

截止到目前為止，ARM是全球范圍內(nèi)最成功的IP核提供商。這家總部在英國的著名小公司，已向超過200家半導(dǎo)體公司提供技術(shù)授權(quán)，每年全球范圍內(nèi)設(shè)計及銷售的內(nèi)含ARM處理器的芯片達(dá)40多億顆；從2001年進(jìn)入中國市場，國內(nèi)已有400多所大學(xué)開設(shè)了ARM相關(guān)的課程和實驗室、出版了 120多本中文的ARM相關(guān)教科書，發(fā)展了國內(nèi)60多家ARM Connected Community 成員。ARM已將自己的發(fā)展和多家合作伙伴的發(fā)展密切聯(lián)系在了一起，他們共同組成了一個ARM生態(tài)圈。Intel要面對的，不僅僅是ARM，而是這個規(guī)模龐大的ARM生態(tài)圈。

以ARM為代表的Chipless IP核授權(quán)業(yè)務(wù)，在新的世紀(jì)，特別是在半導(dǎo)體制程發(fā)展到一定極限的情況下，正在煥發(fā)出勃勃生機(jī)。IP核已成為集成電路設(shè)計業(yè)的倍增器。當(dāng)前SoC設(shè)計需要越來越多的IP核。從小的方面看，一個Foundry所擁有的IP核數(shù)量的多少，質(zhì)量的高低已成為一個Foundry制勝的關(guān)鍵，從大的方面看，一個國家所擁有的IP核數(shù)量的多少，質(zhì)量的高低已成為一個國家搶占集成電路戰(zhàn)略制高點的關(guān)鍵；IP核已成為產(chǎn)業(yè)低成本創(chuàng)新的利器。Chipless商業(yè)模式極大的降低了研發(fā)成本和研發(fā)風(fēng)險，以風(fēng)險共擔(dān)、利益共享的模式形成了一個個小的以處理器內(nèi)核為核心的生態(tài)圈，使得低成本創(chuàng)新成為可能。從這個意義上看，以ARM為代表的Chipless商業(yè)模式是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步分工細(xì)化的結(jié)果，是新型的半導(dǎo)體業(yè)態(tài)。因此，Intel要面對的，不僅僅是ARM，不僅僅是ARM生態(tài)圈，更是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和潮流。