一、IP核就是光刻機的魂

芯片設計和制造流程簡單來說可以分四個階段的，功能/性能定義(需求分析)、IC設計(集成電路設計)、IC制造(光刻機部分了)、封裝測試。

芯片功能、性能的定義。在做設計芯片之前要先定位，這個芯片是用來干什么的，它要性能指標要達到什么樣的要求。比如，廠家要出一個處理器芯片，最簡單的一點就要先確定這是一個多少位的CPU，多少核的。

比如咱們買電腦的時候，經(jīng)?？吹诫娔X搭載的是英特爾64位四核處理器。那么這個芯片在出廠之前，英特爾就定好了，它是64位的，里面有四個核心。

64位是采用64位處理技術的CPU，簡單理解就是處理器一次運行64bit數(shù)據(jù)，這個數(shù)字越大說明單次可以運行的數(shù)據(jù)越多，處理速度越快。

四核處理器就是基于單個半導體的一個處理器上擁有四個處理器核心。并且四個核心的處理能力和功能是一樣，可以同時運行，所以業(yè)界將這樣的處理器稱為真四核。

然后還需要定義該芯片的其他的一些屬性，比如I/O驅動能力、功耗、工作溫度等等。

二、IC設計需要EDA軟件和IP核

如果這里翻車，也就沒光刻機什么事了，這步驟包含的內容非常之多，比如系統(tǒng)設計、算法設計、行為級描述/優(yōu)化、邏輯綜合/優(yōu)化、仿真、測試、制版數(shù)據(jù)生成等等。

這里的IP跟咱們常熟知的IP地址中的IP不一樣。它的全稱是Intellectual property，也就是知識產(chǎn)權。這些IP核心就是別人做好的模塊，可以在設計中直接使用。

軟銀集團欲出售的ARM公司就是該環(huán)節(jié)的頭號玩家，據(jù)悉全球90%的智能手機的處理器都是用ARM的IP授權，蘋果、高通、華為海思、三星都是其客戶。

三、IP核也有三種不同程度的設計：軟核，固核，硬核。

軟核，以加密源代碼的形式提供;簡單理解就是提供代碼給你，你還可以根據(jù)自研芯片的情況來調整和優(yōu)化，靈活性高，對芯片廠商的技術要求較高。

固核，介于軟核和硬核之間的一種核。以門級網(wǎng)表提供，除了完成軟核所有的設計外，還完成門級電路綜合和時序仿真等設計環(huán)節(jié)。比如它完成了描述功能中一些比較關鍵的路徑進行預先的布局布線，而其他部分仍然可以任由編譯器進行相關優(yōu)化處理。

硬核，完整后端設計的掩模了，可理解為成品，拿去就可以用。相當于廠商跟你把需求完整分析后交付的，將該考慮的全考慮進去了，可靠性很高，但是靈活性就低了。

通常芯片設計公司會根據(jù)自身的業(yè)務，以及IP核的特性，購買不同的形態(tài)IP，用在自己的芯片設計中。IP核主要就是方便了設計的重用性，使得通用模塊可以被重復用，省時、省力。

芯片設計公司自己設計IP核，需要面對：

1、專利保護，能否繞開現(xiàn)有IP授權公司專利。

2、巨大投入，人力、物力、時間。

3、夠不夠打，做出來了，能不能與競爭對手對抗。

4、容錯率低，一旦設計不當，滿盤皆輸。

華為海思采購的是IP就是ARM公司授權的v8架構，華為在其基礎上再進行芯片設計。如果沒有ARM授權，不會在這么短的時間內出現(xiàn)如此優(yōu)秀的華為海思麒麟處理器。

在5G時代，新應用、新產(chǎn)品將會層出不窮，需求多且更加個性化，要求芯片廠商以更快的速度推動新產(chǎn)品上市。

現(xiàn)今的芯片廠商都在開發(fā)5G SoC(系統(tǒng)芯片)，以便快速適應5G技術，并將產(chǎn)品及時投放到市場。因此廠商需要考慮采用新工藝的芯片成本、功耗、溫度、算力多少?能否快速上市等問題，而IP核的強大之處就在于這些它都幫你驗證好了。

系統(tǒng)SOC結構是一種實現(xiàn)復雜系統(tǒng)功能的超大規(guī)模集成電路，大家可以看到里面包含有大量的IP核，功能越復雜，對IP核的依賴就越多。

ARM的IP核授權，讓很多芯片設計公司省去了很多事，該驗證的環(huán)節(jié)、該考慮的因素，ARM可以全部解決;公司的產(chǎn)品可以快速上市，占領市場先機。另外，ARM是一家純粹的IP授權公司，以IP授權為核心的無晶圓半導體公司，即只做IP授權，其他一概不涉及。所以ARM聯(lián)合創(chuàng)始人發(fā)言稱，若ARM被芯片廠商英偉達收購，則對ARM來說是個災難。

四、國產(chǎn)IP核之路，任重道遠。

有著“中國半導體IP之王”的芯原微電子，成立至今已有19年，雖然其2019年在同類公司中排名第七，但是其短板也非常明顯。

1、不具備CPU類的IP，擁有圖形處理器(GPU)、神經(jīng)網(wǎng)絡處理器(NPU)、視頻處理器(NPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)和圖像信號處理器(ISP)五類處理器IP，以及 1400 多個數(shù)?；旌螴P 和射頻IP。

2、在嵌入式非揮發(fā)性存儲器、內存編譯器等 IP 方面也沒有儲備。

3、大部分IP是通過外部并購而來，并非自主研發(fā)，說明自研方面的技術儲備不夠。

但是，芯原所積累的經(jīng)驗非常寶貴，因為它知道哪些IP是目前沒有辦法介入，半導體哪些領域的IP值得去投入，這樣就可以少走很多彎路。比如芯原在這么多年的積累就指出，RISC-V (RISC-FIVE)將會是中國芯片產(chǎn)業(yè)的全新機遇，RISC-V 是第五代基于 RISC(精簡指令集計算機)的 指令集架構，因具備自由開放、成本低、功耗低等方面的優(yōu)勢，受到全球廣泛關注。

在2019國際芯片大會(Chips 2019)上，中國工程院院士倪光南在展望開源芯片前景時曾表示：“RISC-V很可能發(fā)展成為世界主流CPU之一，在CPU領域形成英特爾、ARM、RISC-V三分天下的格局?！?

在5G這個萬物互聯(lián)的時代，RISC-V的輕量級，靈活性，更符合物聯(lián)網(wǎng)應用的碎片化特性。國內目前圍繞RISC-V 架構開發(fā)和使用的企業(yè)已有上百家企業(yè)。比如華為海思、阿里的平頭哥、中天微，兆易創(chuàng)新、華米科技、嘉楠科技、北京君正以及獲得小米投資的芯來科技。

RISC-V 儼然為中國提供了在 X86 與 ARM 架構之外的第三條自主化路徑。英特爾靠X86在PC時代叱咤風云，ARM靠RISC在移動互聯(lián)網(wǎng)時代處于浪潮之巔，當今，只有牢牢把握IP核才能引領5G和物聯(lián)網(wǎng)時代。