半导体IP行业深度研究构筑芯片大厦的砖瓦

　　（报告出品方作者：招商证券，鄢凡、卢志奇）一、半导体IP是用于提升芯片设计效率的功能模块
　　1、半导体IP是预先设计、经过验证、可重复使用的功能模块，处于产业链最上游
　　半导体IP是指集成电路设计中预先设计、经过重复验证的、可重复使用的功能模块。半导体IP服务于芯片设计，因部分通用功能模块在芯片中被反复使用，半导体IP即为此类预先设计好的功能模块，从而在芯片设计中结合使用EDA软件与半导体IP来缩短芯片设计周期、降低开发成本。IP由于性能高、功耗优、成本适中、技术密集度高、知识产权集中、商业价值昂贵，是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现。
　　半导体IP核可应用于芯片中多个功能部件。IP核可应用于芯片中多个组件，当前的IP供应商可提供芯片中绝大部分部件的IP，如处理器、外围接口、模拟部件、RAMROM、安全模块等，不同组件对应于不同的IP需求。通过将不同组件的IP组合起来构成一块完整的芯片设计版图。
　　芯片设计由自主设计部分与外购IP组合而成，外购IP占比有提高趋势。芯片由芯片设计公司自主设计的电路部分和多个外购的IP核连接构成。而经过多次验证且可重复使用的外购IP核可减少设计工作量，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。当前芯片设计中验证IP、嵌入式存储IP以及有线接口IP中的外购IP部分已超过50，CPU等处理器IP外购占比更高，且外购IP使用占比有提高的趋势。
　　半导体IP行业处于产业链最上游，为芯片设计提供基本模块。半导体产业链可大体分为芯片设计、制造与封测三环节，而其中芯片设计环节是根据芯片规格要求，通过系统设计、逻辑设计、电路设计和物理设计，最终形成设计版图。该环节上游的EDA等工具供应商和半导体IP供应商分别提供芯片设计所需的自动化软件工具和搭建SoC所需的核心功能模块；设计服务供应商提供各个研发环节部分或全部的研发服务及后续晶圆制造、封装及测试的委外管理。目前芯片厂商大多采用外购部分IP自主设计部分IP，结合外购EDA工具进行独立芯片设计的模式，Fabless与IDM企业为IP核厂商的主要下游客户。
　　2、半导体IP产品类型丰富，处理器IP和接口IP占据较大市场规模
　　半导体IP可按照交付方式、产品类型以及功能进行分类。按照交付方式分，可以将IP内核分为硬核、固核和软核：
　　硬核：硬核是较为成熟的板块IP，硬核主要以偏后期的版图形式存在，硬核提供设计的最终阶段产品即掩膜，掩膜是指经过完全布局布线，经过前端和后端验证的设计版图，可预见性好，同时可以针对特定工艺或下游客户进行功耗和尺寸上的优化，灵活性和可移植性差。但也因为硬核不需要提供RTL文件，从而更容易实现知识产权保护。
　　固核：对于一些对时序要求严格的内核，可预布线特定信号或分配特定的布线资源，以满足时序要求，这一类内核可归类为固核。固核是软核和硬核的折衷，采用门级网表的IP提交形式，与芯片实现工艺仍具有一定的相关性，从而灵活性与可靠性上均为软核与硬核的折衷，由于内核的建立、保持时间和握手信号都可能是固定的，因此其他电路设计时都必须考虑与该内核进行正确地接口。如果内核具有固定布局或部分固定的布局，那么这还将影响其他电路的布局。
　　软核：软核是最原始的IP，主要以HDL等硬件描述语言存在，软核IP的设计周期相对较短，设计投入相对较少，由于不涉及物理实现，故软核具有一定灵活性和适应性，其主要缺点是在一定程度上使后续工序无法适应整体设计，从而需要一定程度的软核修正，在性能上也无法获得全面的优化，此外，因为软核需要提交RTL源代码文件，故较易涉及知识产权的问题。
　　按产品类型分，半导体IP常见分类为处理器IP、接口IP、物理IP与数字IP，往下细分又可分为处理器、接口、模拟、基础、安全IP以及SoC架构和IP加速。
　　接口IP。接口是SoC的基本功能之一，是实现SoC中嵌入式CPU访问外设或与外部设备进行通信、传输数据的必备功能。接口IP品类较多，主要包括SerDes、USB、DDR、PCIe、MIPI、SATA等，接口IP市场中Synopsys覆盖品类较广，占有较高份额。
　　模拟IP。模拟IP即服务于模拟IC的IP，模拟芯片主要可分为电源管理类芯片与信号链芯片，分别需求对应的IP核产品，电源管理IP包括LDO、DCDC、ACDCIP等，信号链IP包括如ADDAIP等。模拟芯片相较而言更多采用定制化设计或芯片厂自主设计，故模拟类IP用量相对较少，主要有Synopsys、MIPS（后被Imagination收购）等厂商布局。
　　基础IP。基础IP包括部分存储IP、逻辑单元库与IO等。存储IP种类较多，基础IP类别主要包含嵌入式存储器类，其中又可分为RAM、ROM等类别，不同存储器产生不同的存储IP需求。逻辑单元库包括反相器、与门、寄存器、选择器、全加器等完成基本逻辑运算的基础单元库。IO单元也属于基础IP的类别，IO单元用于芯片信号输入、输出和电源供给。
　　安全IP。安全IP解决方案主要包括信任根、内容保护、加密，以及可集成到SoC的安全协议加速器，安全IP集成解决方案主要用于实现多种安全标准的核心内容，支持机密性、数据完整性、用户系统认证、不可否认性以及肯定授权。
　　SoC架构IP。SoC架构IP用于SoC集成，适用于多种场景，包括宽带通信、多媒体和嵌入式数据采集，包括数据路径IP、AMBA片上总线架构以及适用于标准总线接口的微控制器等。
　　处理器IP是半导体IP中最大市场规模的子类。主要处理器IP可分为CPUIP、GPUIP、NPUIP、VPUIP、DSPIP以及ISPIP六类，其中CPUIP市场规模最大，同时也具有极高的技术壁垒与生态壁垒，当前CPUIP市场基本由ARM垄断，目前国内国芯科技专注于嵌入式CPUIP研发。其余处理器IP为专用型处理器IP，GPUIP市场中Imagination具有较高市场份额，其余海外主要玩家仍为ARM、Cadence与Synopsys三家，国内如芯原股份、寒武纪等公司对NPUIP、ISPIP、DSPIP等有所覆盖。
　　接口IP包括有线接口IP与无线接口IP，为增速最快子类。接口IP中主要为有线接口IP，有线接口IP包括USBIP、PCIeIP、DDRIP、SATAIP、D2DIP等，其中应用较多的为USB、DDR、PCIe、MIPI与以太网IP。无线接口IP主要包括蓝牙、Zigbee、ThreadIP等。接口IP中主要均为有线接口IP，据IPnest数据，有线接口IP占接口IP市场的95。
　　物理IP可分为射频IP与数模混合IP。其中物理接口类IP如DDR控制器IP等也可归为接口类IP，在IPnest的行业统计口径中并入到接口IP类别中。物理IP当中数模混合IP种类较多，包括SoC子系统、数据接口、存储、单元库以及模拟IP等，目前一些龙头公司如ARM、Synopsys与Cadence等均有布局。
　　物理IP中存储IP包含多种类别，应用于半导体类存储。存储器按存储介质分为半导体存储、光学存储以及磁性存储，存储IP应用于半导体类存储。半导体类存储又可分为易失性存储与非易失性存储（NonVolatileMemory，NVM），易失性存储类IP主要包括SRAM与TCAM等其他IP，NVM主要可按可编程次数分为OTP（一次性可编程）与MTP（多次可编程），各类存储器又具有多种实现方式，而不同存储器在读写方式、可编程性、存储方式上等都具有不同特性，从而需要不同的半导体IP，适用不同场景的存储器支撑了多种存储IP的产生。存储IP市场中除三大龙头IP厂商外，SST在FLASHIP市场中技术处于行业领先地位。
　　按IPnest口径分，设计IP可分为处理器IP、接口IP、其他物理IP和其他数字IP。其中处理器IP主要包括CPU、GPU、DSP、ISP等，接口IP属于物理IP中的一类，又可细分为有线接口IP与无线接口IP。除接口IP外的物理IP主要包括SRAM存储器编译器、OTPMTP及FLASH等其他存储器编译器、物理库和通用模拟与混合信号IP，而其他数字IP则主要为基础设施IP和其他IP。根据IPnest发布的2020年各种IP市场份额数据，CPU的IP市占率高达35。4，处于主导地位，但相比2017年下降了6。8；DSP和GPU的市占率分别为5。2和10。5，合计相比2017年提升6。4；接口市占率为23。2，相比2017年提升2。7，根据IPnest最新2021年数据，接口IP进一步提升。
　　3、半导体IP的创收模式主要来源于授权收入和版税收入
　　IP创收模式为前期授权与后期版税。半导体IP授权业务主要是将集成电路设计时所需用到的经过验证、可重复使用且具备特定功能的模块（即半导体IP）授权给客户使用，并提供相应的配套软件与技术支持。知识产权授权模式为向客户交付IP时进行一次性收费，特许权授权即版税的付费模式为客户完成芯片量产和销售后按费率产生收入，版税收入将依赖于客户搭载IP产品的销量。
　　海外龙头公司均采用收取IP授权费与版税的创收模式。主要的三家龙头公司ARM、Synopsys以及Cadence均对其IP产品同时收取前期授权费用和后期版税费用。以ARM为例，ARMIP核通过前期一次性的授权费以及后期芯片量产后按销量提成收取版税的方式创收，另外两家龙头Synopsys与Cadence也采用类似的商业模式，国内半导体IP公司也采取类似的收入模式，而不少国内IP公司在IP授权与版税收入之外，还基于独立设计IP提供芯片定制服务，如芯原股份、芯动科技及灿芯半导体等。
　　海外厂商主要收入为版税，国内公司主要贡献在授权费。IP主要玩家中，海外龙头如ARM与Synopsys以及较为成熟的公司如力旺等厂商IP业务主要来源于版税，依靠长生命周期使用广泛的IP产品获取长期稳定成长的现金流，而国内IP厂商如芯原股份与国芯科技，当前IP业务主要收入仍在授权费方面。
　　二、半导体IP受益于产业垂直分工、设计效率提升、Chiplets等产业趋势
　　1、半导体IP是半导体产业垂直分工进一步细化的产物
　　在产业发展早期，由于芯片的种类有限，当时的半导体芯片设计难度较低，大部分芯片设计公司自身可以独立完成芯片的设计全流程，所以当时几乎没有独立的IP厂商。随着集成电路的发展，大规模集成电路（VLSI）逐渐占据行业主流，半导体行业遵循摩尔定律的发展，单个芯片上集成的晶体管数量已达上亿个，半导体芯片的流程分工愈发明细，全球IDM厂商数量极少，芯片行业发展更趋向于分工协作。半导体产业分工进一步细化，诞生IP厂商。20世纪70年代起，美国将半导体系统装配、封装测试等利润含量较低的环节转移到日本等其他地区，拥有芯片设计和生产能力的IDM得到快速发展。20世纪80年代至90年代，芯片设计公司和晶圆厂之间的技术衔接与匹配的需求催生了芯片设计服务行业的诞生。21世纪终端产品逐渐变得更加复杂多样，芯片设计难度显著提升，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。
　　新的产品协议、更多的功能集成以及制程迭代不断催生新的IP需求。芯片中元器件协议正不断演进，不同的协议将适配不同的IP，例如接口IP中USB接口已从2。0衍生出3。0、3。1以及USB4。0，PCIe2也已发展至PCIe6，不同协议版本均将产生不同的IP需求，同时芯片中集成功能也在增加，例如AI芯片在芯片中集成神经网络计算单元等，新的集成功能将产生新的IP需求，同时制程也在不断迭代，当前已发展至3nm，制程的演进也将推动可集成晶体管数量增加，芯片复杂度的提升将不断催生新的IP需求。
　　2、半导体IP核心在于提升芯片设计效率，降低开发成本
　　在芯片设计环节，超大规模集成电路所涉及的流程愈发复杂，研发费用逐步升高，同时伴随着芯片种类的愈加丰富，以及先进制程的不断涌现，半导体IP为简化IC设计流程提供了极大便利，半导体IP以及应运而生的IP企业是半导体产业发展的必然产物，配合先进的EDA工具，芯片设计借助各种IP达到了极大的便捷。
　　先进制程下芯片设计成本显著增加。随制程的不断迭代，芯片设计软硬件成本均增长明显，从65nm制程到5nm制程设计开发成本呈指数级增长，Synopsys数据估计在5nm制程下芯片设计成本可达5亿美元以上，其中软件成本与硬件成本占比基本持平，软件成本主要包括验证、原型与相关软件，而外购IP核可快速完成芯片设计中通用模块的开发，缩减芯片设计成本，提升研发效率。
　　随着先进制程演进，集成IP核数迅速增加。先进制程的演进，线宽的缩小使得芯片中晶体管数量大幅提升，使得单颗芯片中可集成的IP数量也大幅增加。根据IBS报告，以28nm工艺节点为例，单颗芯片中已可集成的IP数量为87个。当工艺节点演进至7nm时，可集成的IP数量达到178个，5nm制程下可集成数字IP数量与数模混合IP数量分别为126和92个，总计218个。可集成IP核数的增加将为芯片设计中的半导体IP核提供需求空间，IP核市场可受益于先进制程的不断迭代。
　　IP核及供应商生态圈可降低芯片开发成本，提升开发效率。SoC开发成本可拆解为IP资格、SoC设计、验证、物理设计、软件、原型、确认与测试几部分，其中成本主要来源于验证、软件、SoC设计与物理设计，四类成本占比总计91，而半导体IP将应用于验证、芯片设计、物理设计以及IP验证等多个环节，是芯片开发成本中的重要一环。好的IP核生态可帮助降低芯片开发成本，以ARM生态为例，ARM生态圈较广，各类IP核与开发工具适配性较强，据ARM估计其所提供的IP生态可将28nm芯片开发成本降低合计50以上，其中主要在IP资格、芯片设计、硬件验证以及软件开发与测试方面降本显著。
　　缩短上市时间是半导体IP首要需求来源。在芯片设计厂商选择IP自研和外购IP中几个关键因素为上市时间、相关设计师的可获取性、开发成本、相关开发风险以及产品生态系统，外购IP主要有可缩短芯片上市时间、降低开发成本以及使用IP供应商生态等好处，但具备一定的商业风险等问题，其中通过外购IP以大大缩短上市时间为芯片设计厂商的首要考量因素。
　　3、芯片的模块化设计是未来重要趋势，将不断催生新的IP需求
　　驱动模块化的主要是两大原因，第一，摩尔定律往前推进放缓，需要更多异构集成的方式实现系统级芯片，SoC和Chiplets都需要半导体IP的支持；第二是DSA（DomainSpecificArchitecture，特定领域架构）的兴起。MoreMoore与MorethanMoore趋势催生SoC与SiP技术，均需新的半导体IP的支持。后摩尔时代的集成电路技术演进路线可分为延续摩尔定律（MoreMoore）、扩展摩尔定律（MorethanMoore）以及超越摩尔定律（BeyondMoore）三类，BeyondMoore为推出量子器件、单电子器件等完全创新的电子系统，而在另外的MoreMoore与Morethanmoore方向，小型化和多样化的趋势分别催生了SoC和SiP技术，SoC、Chiplets以及3DPackage等技术均需要新的半导体IP支持。
　　后摩尔时代依靠增加晶体管密度来提升计算性能乏力，DSA（DomainSpecificArchitecture）兴起。摩尔定律已经持续了几十年，但在2000年左右开始放缓，到2018年，根据摩尔定律得出的预测与实际能力已相差15倍。登纳德缩放定律（Dennardscaling）指出随着晶体管密度的增加，每个晶体管的能耗将降低，因此硅芯片上每平方毫米上的能耗几乎保持恒定。而登纳德定律也于2012年左右失效，计算机性能的每年改进出现明显限制。获得更高的性能提升需要新的架构方法。从而DSA开始兴起。DSA（domainspecificarchitecture，特定领域架构）是一种针对特定领域定制的可编程处理器，能够用于加速某些应用程序，实现更好的性能，其实GPU就是一个基于DSA思路设计的产品，其他芯片如NPU、DPU以及新兴的AI芯片等多种芯片均为DSA的产物，目前产业内的谷歌、Tesla、Cerebras、Oppo等厂商也针对其特定应用推行他们的DSA芯片。
　　DSA拥有更高效率与更低能耗的原因主要来源于四个方面：
　　DSA可在特定利用利用更高效的并行形式。例如在许多特定领域当中，相较于MIMD（多指令多数据流）更不灵活的SIMD（单指令多数据流）是可接受的，而SIMD在一个时钟步长内只需处理单一指令，从而可以获得更高的效率。
　　DSA可更高效地利用内存层次结构。内存访问成本要远高于算数运算，例如访问32kbyte缓存需要能耗相当于做32位加法的大约200倍。而DSA通常使用由软件明确控制运动的存储器层次，对于合适的应用，用户控制的存储器可以比高速缓存使用更少的能量。
　　DSA可在特定领域降低使用的数据精度。用于做通用计算的CPU数据位数当前大多为64位，而在很多机器学习和图形计算的特定领域中，64位是高于所需数据精度的。
　　DSA受益于以DSL（DomainSpecificLanguage，特定领域语言）编写的程序。DSL编写的应用程序可实现更高程度的并行、更好的内存结构与表示，并使应用程序更有效地映射到特定域的处理器。
　　以GoogleTPU为例，其TPU即为一种DSA应用。区别于一般的CPU，TPU的核心计算单元为矩阵单元，数据精度为8位，使用更高效的脉动阵列（SystolicArray）形式以及SIMD控制，从而使得TPU在单个时钟周期内所能执行的乘加数是通用单核CPU的100倍。DSA的兴起将形成相应IP的需求。DSA概念的兴起将在多个特定领域催生出专用芯片，而此类芯片的诞生也将形成对应的IP需求。例如当前的GPUIP、NPUIP、VPUIP等本质上均为DSA概念下的产物。在未来DSA应用进一步广泛的趋势下，所需的IP支持也将保持增长。
　　4、Chiplet行业趋势为IP行业带来新增量，有望驱动IP实现产品化
　　Chiplet（芯粒）是一种可平衡计算性能与成本，提高设计灵活度，且提升IP模块经济性和复用性的新技术之一。Chiplet实现原理与搭积木相仿，把一些预先在工艺线上生产好的实现特定功能的芯片裸片，通过先进的集成技术（如3D集成等）集成封装在一起，从而形成一个系统芯片。
　　Chiplet为IP供应商提供发展新机。Chiplet继承了SoC的IP可复用特点的同时，进一步开启了半导体IP的新型复用模式，即硅片级别的IP复用。不同功能的IP，如CPU、存储器、模拟接口等，可灵活选择不同的工艺分别进行生产，从而可以灵活平衡计算性能与成本，实现功能模块的最优配置而不必受限于晶圆厂工艺。Chiplet模式具备开发周期短、设计灵活性强、设计成本低等特点；可将不同工艺节点、材质、功能、供应商的具有特定功能的商业化裸片集中封装，以解决7nm、5nm及以下工艺节点中性能与成本的平衡，并有效缩短芯片的设计时间并降低风险。Chiplet的发展演进为IP供应商，尤其是具有芯片设计能力的IP供应商，拓展了商业灵活性和发展空间。
　　UCIe联盟成立，构建Chiplet互联规范。2022年3月，Chiplet互联标准UCIe（UniversalChipletInterconnectExpress）正式成立，发起人为AMD、arm、日月光、谷歌、英特尔、Meta、微软、高通、三星与台积电，九家覆盖芯片设计、软件系统、代工与封测的行业巨头。UCIe联盟致力于推行Chiplet互联规范，当前联盟成员包括Synopsys、Cadence、ADI、博通等国际龙头，国内企业中也有芯原股份、芯耀辉、阿里巴巴、奇异摩尔等企业加入当中，成为国内首批加入UCIe联盟的企业。
　　5、全球IP市场规模稳健增长，处理器IP市场规模最大，接口IP成长性最佳
　　从市场总体来看，IP市场规模稳步提升，市场增速上行。半导体IP市场受行业整体周期性影响较弱，市场规模2015年来保持逐年上升趋势，且2018年后增速逐步提高，IPnest数据，2021年全球半导体IP核市场规模为54。5亿美元，同比增速从2018年的6。0上升至2021年的19。4。预计未来几年市场规模将持续稳步扩张，IBS数据，全球半导体IP核市场规模有望在2027年达到101亿美元，IBS口径下20182027年CAGR达9，其中处理器IP市场增长较快，增速达10。
　　处理器IP：规模最大子类，处理器IP为半导体IP市场中份额最大的品类，2020年IPnest数据，处理器IP市场占市场总额的51，市场主要集中于价值量高且用量大的CPU、GPU。处理器IP市场规模波动增长，2021年全球处理器IP市场为27。4亿美元，同比增长16。6。
　　接口IP：未来增速最快品类，接口IP市场最大的五类接口IP为USB、PCIe、DDR、以太网与D2D、MIPI，五类接口IP市场均有较快增长，2021年接口IP市场合计13。77亿美元，同比增长22。83。IPnest预计接口IP市场到2025年将达到25亿美元，20202025年CAGR为19。
　　其他物理IP与其他数字IP：接口IP中包含部分如DDR等物理IP与数字IP，其他物理IP部门主要包括数模混合IP、存储编译器IP、射频IP、OTPMTPFlash等IP种类，IPnest数据，2021年其他物理IP市场规模8。93亿美元，同比增长24。17。其他数字IP包括基础IP等非接口类数字IP，2021年市场规模为4。38亿美元，同比增长17。70。三、全球IP行业竞争格局高度集中，EDA公司深度布局IP
　　1、全球IP行业竞争格局已高度集中，业内并购频发
　　全球半导体IP行业高度集中，CR3达到66。2。IP行业市占率第一为ARM，ARM在处理器IP方面具有绝对优势，并且在版税收入上也保持大幅领先地位，2021年市占率40。4，第二第三分别为Synopsys和Cadence，行业整体高度集中于前三位玩家，CR3达到66。2，CR10为79。3。国内厂商芯原股份2020年占据2的份额，排名第七。2021年大部分IP厂商营收均保持较高增速，行业整体增长19。7至54。5亿美元。
　　IP行业于90年代开始快速发展，行业并购不断，ARM以内生研发为重，Synopsys大量并购打造最全产品线。行业发展历程当前主要可分为两阶段：行业酝酿期与行业爆发期。
　　行业酝酿期（19801990）。IP行业主要的三家龙头为ARM、Synopsys以及Cadence，Synopsys与Cadence均成立于80s，在行业发展早期占据领先地位的MentorGraphics也同样成立于80s，该公司后被西门子收购。ARM前身Acorn成立于1978年，并于1985便推出了第一颗ARMCPU，到1990sIP行业整体仍以技术积累与酝酿为主，相关收购案例与代表产品推出较少。
　　行业爆发期（1990至今）。行业爆发期主要为1990s至今，1990年开始Synopsys逐步开始进行IP行业的大规模收购，并通过大量收购的方式获取了宽广的产品线，当前在以接口IP为代表的多个IP子类市场均占据行业领先地位。ARM以内生研发为重，ARM30余年发展过程中收购频率较低，通过其在处理器IP领域的绝对优势占据最大市场份额。Cadence到2010年收购DenaliSoftware才开始进入到IP领域当中，并同样通过并购的方式快速突破，但其起步较晚产品线相对较少市占率较低。
　　行业主要玩家频繁更迭，格局逐步趋稳，少数供应商占据零散利基市场。行业较早期主要玩家为ARM、Synopsys、Rambus、TTPCom以及Ceva等，Gartner数据，2002年行业CR3与CR5分别为38与49。7，市场竞争格局仍相对分散。经过20年的收购与淘汰后，当前行业玩家已高度集中于龙头，CR3与CR5分别上升至66。2与71。1，三家龙头已占据大部分份额，其余玩家如Imagination、SST、Ceva以及eMemory等通过在GPU、存储IP等专一市场的领先优势获取一定份额，国内厂商如寒武纪、芯动科技等也在专一市场具有一定领先优势。国内IP厂商快速发展与AI、汽车智能化、Chiplet等新技术趋势为IP行业带来一定新变量。国内IP厂商如芯原股份等快速发展，2020年市占率提升至第七位，2021年继续维持较为领先的水平，全球市占率为1。8。IP行业当前受益于AI应用泛化以及汽车智能化等来自下游领域的推动，而中国为新技术领域中的全球大市场，国内IP厂商将有望在构建新兴市场国产供应链中充分受益。同时Chiplet等IP领域的新技术趋势也将为半导体IP行业竞争格局带来一定的新变量。
　　IP龙头厂商产品覆盖较广，其余厂商多专注于少数品类。主要的三家龙头IP供应商经过多年发展后积累了覆盖较为广泛的产品组合，ARM、Synopsys与Cadence产品基本涵盖大部分品类的IP，而其他厂商如SST、Imagination与CEVA等均较专注于某一品类的IP，如SST主要在存储IP上具有领先地位，Imagination为GPUIP龙头，而CEVA为DSPIP龙头。国内企业中，芯原股份也正逐渐拓宽产品宽度，向平台型IP厂商发展，而其他厂商如寒武纪、国芯科技、锐成芯微等产品分布上仍相对集中。
　　2、作为工具提供商的EDA公司切入IP具有天然优势，龙头EDA公司深度布局IP
　　半导体IP是集成电路进步发展的产物，与EDA共同构成芯片设计的强大支柱。半导体IP是指已验证的、可重复利用的、具有某种特定功能的集成电路模块，通常由第三方开发。在产业发展早期，由于芯片的种类有限，当时的半导体芯片设计难度较低，大部分芯片设计公司自身可以独立完成芯片的设计全流程，所以当时几乎没有独立的IP厂商。随着集成电路的发展，大规模集成电路（VLSI）逐渐占据行业主流，半导体行业遵循摩尔定律的发展，单个芯片上集成的晶体管数量已达上亿个，半导体芯片的流程分工愈发明细，全球IDM厂商数量极少，芯片行业发展更趋向于分工协作。在芯片设计环节，超大规模集成电路所涉及的流程愈发复杂，研发费用逐步升高，同时伴随着芯片种类的愈加丰富，以及先进制程的不断涌现，半导体IP为简化IC设计流程提供了极大便利，半导体IP以及应运而生的IP企业是半导体产业发展的必然产物，配合先进的EDA工具，芯片设计借助各种IP达到了极大的便捷。EDA与IP具备业务协同效应。EDA产品与IP核商业模式相似，并且EDA厂商与IP厂商面临相同客户，为客户同时提供EDA产品与IP产品将带来更大价值。EDA龙头公司Synopsys与Cadence均在IP领域有深度布局，市占率分别在第二与第三的位置，而另一EDA龙头SimenseEDA前身为Mentorgraphics，在其创立早期阶段也曾涉足IP领域。国内EDA企业如华大九天、芯愿景等在IP领域也具备一些产品线。
　　国际龙头EDA公司在IP领域均有所布局。国际主要的三家EDA公司分别为Synopsys、Cadence与MentorGraphics（现为SiemenseEDA），其中Synopsys在IP领域布局较早，1992年推出其DesignWare系列后正式进入IP领域，随后主要依靠大量收购的方式拓展IP产线。Cadence同样以EDA业务起家，2010年通过收购Denali进入IP行业，之后收购了Tensilica等几家公司布局处理器IP领域，收购Nusemi收获SerDesIP，产品线逐步拓宽。MentorGraphics同样在成立较早期便进入IP行业，Mentor主要发展重心在EDA领域，IP业务的发展主要依靠内生研发，产品线同样相对稀疏，在行业较早期处于领先地位，后续IP市场份额下降逐步淡出IP市场，2016年被西门子收购，之后改名为SiemenseEDA。
　　3、ARM：处理器IP的核心玩家，全球最大的IP公司
　　产品集中于处理器，IP存量丰富。ARM在IP领域具有多年研发积累，IP产品池极为丰富，处理器IP、物理IP以及系统IP共计3000余种，其处理器主打产品CortexA、CortexR以及CortexM系列产品也已有多代迭代产品，丰富的IP储蓄将持续贡献收入。
　　ARM成立于1990，借力苹果，依靠生态高筑处理器IP壁垒。ARM前身为Acorn公司，其于1985年推出第一颗芯片AcornRISCmachine，随后在1990年ARM研发部独立出来成立ARM公司，并获得苹果公司参股。苹果公司的全球首款PDA产品便采用了ARM处理器，随后ARM凭借其对开发者的开放态度迅速扩大市占率，建立其独有的IP生态圈。2016年ARM被软银收购，目前仍为软银子公司。
　　IP产品具有较长生命周期，授权数持续增长助推收入稳步提升。由于ARM对授权的芯片持续收取版税，故收入来源当中较多部分均来源于IP存量产品，IP产品生命周期较长，在ARM版税收入构成当中，19942010期间的授权贡献收入超过15。同时ARM授权梳理保持增长，2020年新产生处理器授权141份，持续增长的授权数将为业绩提升提供支撑。
　　下游市场稳定增长，ARM凭借领先市占率有望充分受益。ARMIP核下游市场中市场规模最大以及市占率最高的移动市场相对饱和，增长相对较稳定，ARM预计2029年移动应用处理器IP市场规模将达到430亿美元，预计总体市场可达2320亿美元，十年CAGR为5。3。ARM作为IP市场市占率龙头，有望充分受益行业增长。
　　基于ARM芯片出货量增长迅速，累计授权数达1931份。2020年基于ARM的芯片出货量明显提升，突破250亿颗，持续增长的芯片出货量将为版税收入提供支撑，ARM排除一些已未盈利的IP授权后，2020财年累计的授权份数达到1931份。
　　受益行业景气度上行，21年收入明显增长，毛利率总体稳定。21年芯片行业景气度上行，IP各下游应用市场普遍具有较高增速，抬升ARM收入增长，ARM预计21年收入可达25亿美元，同比增速26。3。同时ARM商业模式以及产品成本构成较为固定，毛利率基本长期保持稳定，据已披露时段数据，毛利率稳定在93左右。
　　ARM版税为收入主要来源，处理器产品中CortexM系列贡献主要版税收入。ARM为在IP版税市场以及处理器IP市场中的龙头，版税收入也占ARM收入来源的主要部分，FY2020Q3（CY2020Q4）中版税收入占61。2，其次为授权费，占27。2。而在主打的处理器IP产品上，ARMCortexM系列IP为处理器版税收入主要贡献，FY2020Q3中，CortexM系列贡献处理器版税收入的69。
　　4、Synopsys：强大EDA工具粘性带来IP快速成长
　　Synopsys成立于1986年，在其三大业务领域EDA、IP以及软件完整性产品均处于行业领先地位。Synopsys再EDA领域有35年的研发与经验积累，当前在EDA市场中市占率第一，在IP与软件完整性产品领域同样具有多年积累，半导体IP市占率第2。
　　三大业务板块：EDA、IP与系统集成以及软件完整性产品。SynopsysEDA业务主要提供数字与IC定制设计软件、FPGA设计、验证与制造EDA软件。IP与系统集成业务提供涵盖广泛的IP产品以及系统集成解决方案，软件完整性板块提供软件质量与安全相关软件。Synopsys作为半导体产业链上游制造商，产品广泛应用于消费、汽车、工业等多个领域。
　　IP产品池覆盖广泛。SynopsysIP产品主要可分为接口IP、模拟IP、基础IP、安全IP、处理器IP以及子系统IP，接口IP种类丰富，Synopsys在接口、模拟、嵌入式存储器和物理IP领域市占率排名第一。
　　大量并购铸就行业龙头地位。Synopsys成立至今进行了约80余起并购，标的覆盖IP、软件安全与质量、验证与原型、硅工程以及芯片设计公司，Synopsys在IP领域同样并购不断，主要的两次并购为2002年收购inSilicon和2010年收购VirageLogic，分别收获嵌入式存储器IP组合、接口IP组合以及嵌入式存储、NVM等IP。
　　收入稳步增长，利率稳定。Synopsys营业收入增长较为稳定，公司预计2022财年收入可达47。4748。25亿美元，同比增长1415。毛利率与净利率基本稳定，毛利率维持在77上下，净利率2020年2021年为18。
　　EDA贡献主要收入，IP业务份额扩大。Synopsys收入主要来源为EDA和IP与系统集成板块，EDA板块收入增速相对较低，2021年EDA收入23。54亿美元，同比增长12。1，占比从2017年的66下降至2021年的56，IP与系统集成2021年收入14。17亿美元，同比增长21，份额从28上升至35。
　　5、Cadence：IP业务起步相对较晚，产品线覆盖处理器和接口IP
　　以EDA与IP为核，建立三层业务模型。Cadence业务模型中第一层为EDA软件与IP，提供数字设计与签核、定制IC、验证、IP以及IC封装设计与分析工具及服务；第二层为系统创新板块，包括用于封装IC和PCB的封装系统设计的工具和服务；第三层为万物智能板块，提供解决方案和服务来开发人工智能增强型系统，并将机器学习和深度学习功能添加到Cadence技术组合中，以使IP和工具更加自动化，更快地产生优化结果。
　　IP储备相对较少，分为设计IP与处理器IP两类。Cadence将其IP产品分为设计IP与Tensilica处理器IP两类，设计IP主要包括接口IP、112G56GSerDes、PCIe与CXL、存储IP以及Chiplet，处理器IP包括AIIP、Xtensa控制器及一些DSPIP。
　　成立于1982年，EDA起家，大量并购扩张业务线。Cadence来源于分别成立于1982年和1983的ECAD和SDA公司合并而成，早期专注于后端设计工具，自成立以来，通过大量并购逐步扩宽了IP、系统设计等业务线，当前在EDA与IP领域均处于领先地位。
　　收入与净利润稳步提升。Cadence营业收入持续稳步增长，20162021年CAGR为10。5，2021年达到29。9亿美元，净利润同样保持稳步增长，2019年净利润的异动来源于所得税补偿，2021年公司实现净利润6。96亿美元，同比增长17。8。
　　收入主要来源于EDA软件，IP所占份额较小。Cadence五大产品线收入贡献较为平衡，主要收入来源为EDA软件，IP收入贡献占比总体较小，2021年IP产品实现收入3。9亿美元，占总收入份额为13，同比增长3。4，IP收入增速有所放缓。
　　6、Imagination：从GPUIP向多类型处理器IP拓展
　　Imaginaiton为GPUIP龙头。Imagination核心技术与主打产品为GPUIP，当前Imagination产品组合从GPU品类逐渐拓展到CPU、AI芯片IP中。GPUIP方面，Imagination当前主打IMGCXT系列产品、IMGB与IMGA系列产品，2021年推出CatapultCPU系列拓展CPU市场。此外在AI芯片领域，Imagination也推出了IMG4NXMC4、IMG4NXMC8等8款系列产品，应用于ADAS、数据中心、移动设备等多个领域。
　　Imagination和生态合作伙伴，包括引擎、工具和应用开发者保持深度合作，同时Imagination也是Khronos等标准组织会员，参与OpenGLOpenGLESVulkanOpenCL等API规范，其PowerVRGPU产品与之高效兼容。当前Imagination合作伙伴覆盖如谷歌、腾讯、TSMC、LINUX等产业链上下游多家厂商。
　　7、Ceva：专注于信号处理IP的供应商，受益于AI和数字智能化趋势
　　CEVA专注信号处理IP，产品组合主要包括DSPIP、AIIP、无线平台、传感融合等IP。CEVA成立于2002年，在DSPIP市场占据龙头地位，产品应用领域包括手机等消费电子、汽车、工业与物联网等，主要在手机领域DSPIP有较高份额。
　　当前CEVA授权合约已超过400余份，合作客户包括世界领先的半导体与消费电子厂商，如英特尔、联发科、诺基亚、博通、三星、意法、东芝等。广泛的合作客户圈为CEVA持续提供产品版税收入的同时也建立了CEVAIP的生态圈。
　　CEVAIP签约数与授权设备均呈增长趋势。2021年全年CEVAIP新授权数量为73份，全年授权设备实现出货量16亿台，均呈逐年增长趋势，授权数量与其出货量的增加将为CEVA未来版税收入提供支撑。从授权客户领域分布情况来看，大部分为蓝牙与WiFiIP授权，在2021年达到41份，授权设备出货IP同样主要来源于手机设备中的蓝牙、WiFi，2021年分别达到8。3亿与1。8亿台。
　　营收增长较为稳健，大力投入研发致净利润表现萎靡。CEVA自2008年以来营收总体保持上行趋势，2021年实现营业收入1。2亿美元，同比增长22。7，全年实现净利润40万美元，主要原因为2018年以来CEVA研发投入力度较大，净利润维持在较低水平。
　　CEVA报告收入板块分为版税、授权与NRE两大板块。其中NRE（NonRecurringEngineering）板块主要为承接包括SoC、FPGA、射频、模拟等芯片设计项目收入，2017年以来授权与NRE板块收入份额有扩大趋势，2021年占比已达到59，版税收入板块与授权设备出货数量相关性较强，保持小幅增长趋势。
　　8、SST：专注于存储IP，技术能力行业领先
　　SST专注存储IP，并推出独立存储器产品。SuperFlash为SST的核心技术，已用于多数晶圆厂与IDM的500nm到28nm的工艺平台上，同时SST的包括EEPROM、NORFlash、EERAM与穿行SRAM在内的存储器产品也在Microchip中单独作为一条产线销售。memBrain技术于2017年推出，几家公司已采用该解决方案进行人工智能计算。除此之外，SST还提供有关Flash宏设计、鉴定和测试的设计服务。
　　SST成立于1989年，成立以来依靠在NORFlash领域的领先技术优势营收实现快速增长，从1993年的2400万美元增长至2009年被Microchip收购前的17。2亿美元，CAGR达31。2010年SST被Microchip收购，随后SST专注于SuperFlash存储IP技术研究，基于SuperFlash的SST存储产品被Microchip吸收为一条独立产线进行销售，2017年推出memBrain布局拓展到AI芯片领域。
　　SuperFlash技术主要优势为擦除时间低，业内显著领先。SST的核心技术SuperFlash在擦除时间上具备显著优势，据Microchip数据，在SectorErase、BlockErase以及FullChipErase上SuperFlash可分别实现2倍、20倍以及1000倍的性能优势，在功耗方面优化效果同样显著。擦除时间的降低可直接带来成本节省上的收益，Microchip计算在SuperFlash技术下，每单元产品可节省0。192美元的成本。
　　9、eMemory：专注LogicNVMIP
　　力旺成立于2000年，成立至今专注于LogicNVMIP。当前力旺业务板块分为OTP、MTP、PUF与其他特殊品类IP四大板块，力旺客户资源丰富，主要客户包括等25家Foundry、全球10家主要IDM以及多家Fabless厂商，其中包括台积电、瑞萨、东芝、联电、格芯等实力雄厚的客户。力旺凭借领先技术优势已实现4300万搭载其IP的芯片出货，客户数量超过1950家，超过5950份授权。
　　力旺依靠授权费与版税创收，主要客户为IC设计企业与Foundry。力旺商业模式上与Foundry和设计公司合作，在Foundry方面，向代工厂授权公司IP模块并提供技术支持，帮助代工厂构建开放的芯片设计平台，代工厂向IC设计企业提供代工服务，设计公司可在代工厂平台上完成开发，力旺同时收取授权费与版税，同样对芯片设计企业也通过IP授权的方式收取授权费与版税。
　　营收与净利增长稳健。力旺20182020分别实现营业收入3。303。284。12亿元，同比增速9。00。525。7，实现净利润1。371。261。64亿元，同比增速4。07。930。3。营收与净利润基本保持稳步增长，2020年受益半导体行业景气度上行增速较高。
　　力旺营业收入主要来源于版税。力旺营收结构中版税占大部分，2015年以来版税收入占比大致稳定在约70，授权费与版税收入整体均稳定增长。四、国内IP产业国产替代空间大，重在构建IP生态
　　1、半导体IP国产化率低，核心IP亟待突破
　　从国内IC市场整体来看，国内自给率较低。据ICinsights数据，2020年全球与中国IC市场规模分别为3957亿美元与1434亿美元，而其中位于中国的IC公司生产额为227亿美元，占中国IC市场的15。9，预计在2025年提升至19。4，中国自主IC公司2020年实现销售额83亿美元，在国内所有IC公司生产额中占比36。6，而在国内IC整体市场中仅占5。8，自给率较低，离实现国产IC供应链自主可控仍有较长距离。
　　IP核市场国内相关企业较少，市场份额较低。半导体IP核行业具有较高的技术壁垒与生态壁垒，市场份额高度集中于海外龙头公司，国内代表企业较少，主要仅芯原股份、寒武纪等，且市场份额较低，2020年芯原股份市占率仅为1。8，自主可控的IP核有待突破，国产替代空间较大。
　　2、国内代工厂崛起，有望带动构建国产IP生态链
　　国内代工厂逐步具备国际竞争水平，助力国产生态链构建。国内代工厂处于逐步开始崛起，涌现出如中芯国际、华虹集团等逐步具备国际竞争水平的企业，ICinsights数据，国内代工厂全球市场份额从2011年的7。2提升至2021年的8。5，并预计在2026年有望提升至8。8。DITITIMES数据，国内代表企业中芯国际与华虹集团进入市场份额前十的行列，市占率分别达到5。7与3。1。国内代工厂的快速发展将对上游半导体IP产业形成推力，带动国产行业生态链的构建。
　　代工厂与IP供应商合作关系紧密，为客户搭建开放设计平台。晶圆厂直接对接芯片设计厂商，开放易用的芯片设计平台是代工厂的核心竞争力之一，为减少设计障碍、提高首次成功率，缩短设计、量产与上市时间，代工厂与EDAIP等上游厂商紧密合作，在工艺平台上提供了全面的IP与设计工具支持。以台积电为例，台积电OIP（OpenInnovationPlatform）平台是一个涵盖全面的IC设计平台，包含由台积电自研或第三方的IP组合，以及合作伙伴所提供的EDA、VCA与DCA工具。IP支持方面，已有多家龙头IP厂商加入到台积电IP联盟中，2021年台积电自研及其IP同盟所能支持的IP种类已超过40000种。代工厂的发展与竞争力构建将离不开与IP供应商的紧密合作，当前国内代工厂的迅速发展也将为国产IP供应商提供机会。
　　中芯国际IP支持广泛，提供多个开发平台。中芯国际作为国内代工厂龙头，在IP支持方面，具有1000余种内部自研IP，合作IP供应商50余家，合作伙伴提供IP共800余种，IP种类涵盖单元库、模拟混合信号IP、高速接口IP、嵌入式处理器与DSPIP、嵌入式存储IP与射频IP几类，并基于这些IP品类，提供IP应用开发平台包括数字家庭IP平台、移动存储IP平台、数据中心IP平台、移动计算IP平台与物联网IP平台等，为客户设计多领域解决方案提供了充足的IP库支持。
　　IP生态联盟壮大，包含多家国内IP厂商。中芯国际合作IP厂商种包含ARM、Synopsys、Cadence、Imagination、西门子、CEVA、SST等多家国际IP龙头厂商，同时在对国产供应链的支持方面，中芯国际合作IP厂商也包括如芯原股份、芯动科技、橙科等多家国产厂商。
　　3、AI和汽车智能化为国产IP带来发展良机，从单品类拓展到IP平台化
　　中国为汽车智能化最主要市场之一，国产智能车产业链借力迅速发展。汽车为半导体IP下游主要应用领域之一，汽车智能化趋势为汽车领域当前的主要增量，汽车智能化主要体现在汽车新增的自动驾驶与智能座舱功能方面，自动驾驶方面来看，IHS数据，2020年全球自动驾驶规模为500亿美元，预计在2035年可达到5600亿美元，CAGR为17。5。其中国内自动驾驶市场在全球范围内为最主要的市场之一，2020年市场规模为1376亿元，预计未来几年仍将保持高速增长，在智能驾驶级别逐步提高的同时，智能座舱功能也日益丰富，多种舱内需求对芯片性能要求也逐步增加。国内汽车智能化趋势将为包括半导体IP行业在内的汽车产业链各环节带来增量。
　　AI应用不断拓展，AI芯片发展需要新的半导体IP核支持。AI技术可广泛应用于多个领域，AI应用逐渐拓展的同时对AI芯片的需求也逐步增加，市场规模快速扩张，全球与国内AI芯片市场2019年分别为110亿美元与122亿元，预计2024年将可分别达到630亿美元与785亿元，5年CAGR分别为42与45。AI芯片市场的快速发展将需要新的相关AIIP核支撑，当前国内外多家IP核厂商已在积极布局AIIP核领域，包括Cadence、CEVA、SST、芯原股份、寒武纪等。
　　目前国内外多家IP厂商积极布局AI领域。ARM、Synopsys与Cadence均推出了NPUIP，其中Synopsys于2022年推出的ARCNPX6所提供的AI算力为当前业内领先，在5nm1。3GHz主频下可达到250TOPS以上。其余厂商如SST、CEVA及Imagination也相继推出了NPUIP、神经网络编译器或AI处理器IP等，其中SST仍专注于存储IP领域，其推出的memBrain为神经形态模拟存储IP，可用于增强边缘端推理能力。国内AIIP布局厂商主要为芯原股份与寒武纪，主要产品为NPUIP等。
　　4、设计服务业务驱动国产IP需求，有望实现设计服务与半导体IP协同发展
　　国内芯片设计行业高速发展，推动IP需求增长。芯片设计公司为半导体IP厂商的直接客户，中国的芯片设计公司数量快速增加。ICCAD公布的数据显示，自2016年以来，我国芯片设计公司数量大幅提升，2015年仅为736家，2019年则增长至1，780家，年均复合增长率为24。71。设计行业销售规模从2013年的809亿元增长至2018年的2，519亿元，年均复合增长率约为25。50。国内快速发展的芯片设计行业将直接推动IP需求增长。
　　IP厂商同时布局芯片设计服务和量产业务。国内芯片设计行业高速发展对IP行业形成推力的同时，不少国内半导体IP厂商也在向下游业务延伸，基于自身自研IP或部分外购IP，向客户提供芯片定制服务。以芯原股份为例，芯原股份在授权自身IP产品之外，还提供芯片定制服务，芯片定制服务包括芯片设计服务与芯片量产服务，芯片设计业务主要指根据客户要求提供芯片设计流程中，即从芯片定义到样片生产流程的部分或全部服务。芯片量产业务主要指按客户要求提供委托晶圆厂进行晶圆制造、委托封测厂进行封测，并提供以上过程中的生产管理服务。五、重点公司分析
　　芯原股份：国内IP龙头企业，一站式芯片定制服务与IP业务协同发展
　　芯原股份成立于2001年，其独有的经营模式称为SiPaaS（SiliconPlatformasaService）模式，即以自研半导体IP为核心，提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务，其业务范围覆盖消费电子、汽车电子、计算机及周边、工业、数据处理、物联网等行业应用领域。SiPaaS服务模式。公司业务结构分为一站式芯片定制服务与半导体IP授权服务，除类似于海外公司的IP授权服务之外，芯原股份还提供一站式芯片定制服务，按服务的不同环节可分为芯片设计服务和芯片量产服务。IP储备丰富，筑牢业务核心。公司盈利模式核心在于其自研IP种类，公司目前具有图形处理器、神经网络处理器、显示处理器、视频处理器、数字信号处理器以及图像信号处理器六大处理器IP，1400多个数模混合IP和射频IP，以及多个SoC设计基础IP。根据IPnest统计，芯原是2019年中国大陆排名第一、全球排名第七的半导体IP授权服务提供商，其中公司的图形处理器（GPU，含图像信号处理器ISP）IP、数字信号处理器（DSP）IP分别排名全球前三；公司的视频处理器（VPU）IP同样全球领先，服务于众多国际行业巨头的多种产品。
　　净利润亏损持续收窄，2021全年实现扭亏。从公司营收来看，除2018年受终端客户销量影响有小幅下滑为，其余年份均保持较快增长，2020年度达到15。1亿元，同时归母净利润亏损额度逐步减小，2020年度亏损缩小至25。6亿元。根据公司2021年公告，2021全年公司营收21。4亿元，归母净利润为1329万元，首次实现扭亏。
　　IP授权收入占比逐步扩大，贡献主要毛利。公司IP授权业务自2016年以来收入占比逐步扩大，从2016年的28提高至2021年的33，增长主要来自知识授权的服务模式。从毛利上看，芯片设计与芯片量产服务毛利率维持在20以下，毛利主要由IP授权贡献，由于业务模式的差异，IP授权业务具有高毛利率的特征，其成本主要仅为项目技术支持人工成本，整体毛利率维持在90以上，2021年度IP授权在公司毛利中占比为78。
　　费率总体稳定，毛利率上行趋势。公司20162021费率总体保持稳定，2020年研发费率的上涨来源于公司扩充研发团队导致168人的研发人员增加，21年伴随公司营收的迅速增长费率有所回落。公司整体毛利率保持上行趋势，2020年公司毛利率为45，2021年的小幅下滑原因为毛利率较低的芯片定制业务占比有所上升。
　　寒武纪：深耕终端智能处理器IP，商业化落地逐步推进
　　聚焦云边端智能芯片，拥有三条业务线。寒武纪主营业务是应用于各类云服务器、边缘计算设备、终端设备中人工智能核心芯片的研发、设计和销售，以及为客户提供丰富的芯片产品与系统软件解决方案。目前，公司的主要产品线包括云端产品线、边缘产品线、IP授权及软件。三大业务线构筑全流程软件开发平台。开发者可通过寒武纪软件开发平台实现从模型训练到模型推理的全流程，更为便捷高效，加快端到端业务落地的速度，减少模型训练到模型部署之间的繁琐流程，降低学习成本、开发成本和运营成本。
　　寒武纪的终端智能处理器IP产品主要有1A、1H和1M系列，分别于2016、2017、2018年推出，IP覆盖从0。5TOPS到8TOPS的区间内不同档位的人工智能计算能力需求，其片上缓存的尺寸亦可按照需求进行配置，公司智能处理器IP可集成于手机SoC芯片以及各类IoTSoC。
　　业务持续拓展拉动营收高增速。寒武纪在2018年以来收入增长迅速，公司2019年2021年分别实现营收4。4亿元、4。6亿元与7。2亿元，同比增长280、3。4与57。1，寒武纪在2018年、2019年与2021年的收入高增长分别来自于IP业务拓展新客户华为海思、智能计算集群系统规模放量与边缘端智能芯片和加速卡收入高增长，不断拓展的客户与业务推动营收保持高增速。同时寒武纪研发费用持续保持较高水平，导致2017年以来净利润处于亏损，2021年归母净利润为8。25亿元。
　　IP业务逐年下滑，公司业务初期IP营收占比较大，2017年贡献收入的98，2018年公司智能芯片与加速卡等产品逐步开始放量，2018年IP收入相对较高的原因为实现了向华为海思的授权，授权收入与版税收入均较高，随后20192021年客户拓展有限，授权费用均较少，IP营收主要来源于版税收入，并呈逐年下滑趋势，2021年IP业务实现收入687万元。
　　研发费率高致净利率为负。寒武纪毛利率处于逐年下滑趋势，主要原因为相对较低毛利产品的份额扩张，2021年寒武纪毛利率为62，2017年与2019年管理费率较高主要来自于大额股份支付，2020年与2021年总体趋于稳定，同时公司研发费率较高，持续维持在150以上的水平，导致净利率为负，2021年净利率为115。
　　国芯科技：自主可控的嵌入式CPU核提供商
　　国芯科技主要产品与服务包括IP授权、芯片定制服务和自主芯片及模组产品等三大类业务，公司核心技术即为自主IP库，并基于自主IP提供芯片定制服务，芯片定制服务包括定制芯片设计服务和定制芯片量产服务，同时国芯科技还提供自主芯片与模组产品，产品主要应用于信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大关键领域。
　　IP业务提供嵌入式CPU内核产品及SoC设计平台。国芯科技基于MCore、PowerPC和RISCV三大指令集，设计了具有自主知识产权的8大系列40余款CPU核，除IP核授权以外，公司基于自主可控的嵌入式CPU核、自主研发的外围应用IP模块并结合外部采购的部分外围IP模块，建立了面向信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大SoC芯片设计平台。
　　公司成立于2001年，基于三大指令集完成40余款CPU内核研发。公司成立至今持续保持研发创新，分别从2001年、2010年以及2017年开始摩托罗拉MCore、IBMPowerPC以及RISCV指令集的嵌入式CPU研发，并基于对应IP推出了SoC设计平台。
　　收入与利润增长稳健，21年表现亮眼。国芯科技业务运营情况良好，公司历年各业务板块均保持较稳定增长，2021年实现总收入4。1亿元，同比增长57，实现净利润7020万元，同比增长53。5，增速较高。
　　自主芯片与模组产品快速放量，主要下游领域为信息安全，IP收入持续增长。国芯科技自主芯片产品自2019年以来保持较快放量，2020年的小幅下滑来源于受政策影响的金融安全芯片销量下降，2021年持续升势，自主芯片与模组产品贡献收入占比已达54。2。其中自主芯片与模组产品主要用于信息安全领域，而IP产品方面主要服务于汽车电子和工业控制领域客户。
　　自主芯片与模组放量致毛利率下降，费率情况改善。2021年全年公司毛利率的下降来源于毛利率较低的自主芯片与模组的快速放量，全年实现毛利率为53，净利率为17。2，净利率基本持平。三费上国芯科技费用支出保持增长，而收入持续扩张带动费率下降。
　　锐成芯微：半导体物理IP和芯片定制服务提供商
　　锐成芯微是一家具有创新能力的物理IP提供商，公司致力在万物互联时代实现人与人、人与物、物与物之间的全面连接，为促进数字经济发展、建设数字中国提供领先的物理IP解决方案。公司主营业务为提供集成电路产品所需的半导体IP设计、授权及相关服务，主要产品及服务包括模拟及数模混合IP、嵌入式存储IP、无线射频通信IP与有线连接接口IP等半导体IP授权服务业务和以物理IP技术为核心竞争力的芯片定制服务等。公司针对物联网应用场景特点，不断突破芯片功耗、面积和成本等方面的技术瓶颈，持续进行低功耗、小面积和高可靠性的半导体IP技术研发和创新。经过多年发展，公司已拥有覆盖全球20多家晶圆厂、14nm180nm等多个工艺节点的500多项物理IP，积累并搭建了智慧城市、智慧家居、工业互联网、可穿戴设备等多种物联网芯片IP解决方案，助力合作伙伴高效、安全地完成芯片设计，缩短芯片产品的验证及上市时间，提高量产良率，降低开发成本，加强物联网产品生态的个性化、丰富度和市场竞争力。根据IPnest报告，锐成芯微是中国大陆排名第二、全球排名第二十一的半导体IP供应商。锐成芯微作为中国主要的物理IP供应商之一，在模拟及数模混合IP、无线射频通信IP等物理IP细分领域具有显著的竞争优势。其中，公司的模拟及数模混合IP排名中国第一、全球第三，2021年全球市场占有率为6。6；公司的无线射频通信IP排名中国第一、全球第三，2021年全球市场占有率为4。5。
　　锐成芯微成立于2011年，致力于集成电路知识产权（IP）产品设计、授权，并提供芯片定制服务。公司立足低功耗技术，已逐步发展和构建完成以超低功耗模拟及数模混合IP、高可靠性存储IP、高性能射频IP及高速接口IP为主的产品格局，拥有国内外专利超100件，先后与全球20多家晶圆厂建立了合作伙伴关系，累计开发IP500多项，服务全球数百家集成电路设计企业，产品广泛应用于5G、物联网、智能家居、汽车电子、智慧电源、可穿戴、医疗电子、工业控制等领域。
　　牛芯半导体：国内接口IP供应商
　　公司专注接口IP，覆盖SerDes与DDR等产品线。牛芯半导体在主流先进工艺布局SerDes、DDR等中高端接口IP，除SerDes与DDRIP外，牛芯还具备7nm及以上后端设计服务能力，提供从Spec导入到量产的一站式定制化芯片解决方案。产品广泛应用于5G通信、AI运算、智慧终端、网络交换、基站芯片、云计算、服务器、存储等领域，累计服务客户超过100家。牛芯半导体与SMIC、UMC、TSMC、Samsung、HLMC五大Foundry厂合作，拥有自主可控的核心技术，已申请多项专利。
　　SerDesIP具备国内领先水平。28G32GSerDesIP为牛芯代表产品之一，28GSerDes技术是有线与无线通信应用中的关键互联技术，牛芯半导体基于国产SMIC14nm工艺的28GSerDesIP一次流片即成功硅验证，成为行业内唯一一款国产长距28GSerDesIP。
　　牛芯已加入UCIe联盟，共建Chiplet生态。2022年3月，英特尔、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、Google、Meta、微软等十余家行业巨头联合成立了UCIe产业联盟，该联盟旨在建立统一的dietodie互连标准，打造一个兼具开放性、可互操作性的Chiplet生态系统。2022年4月牛芯半导体加入UCIe，成为首批加入的国产IP企业，共同参与Chiplet接口规范的标准化研究与应用。
　　芯动科技：高速混合电路IP、芯片定制服务和GPU产品提供商
　　提供高速混合电路IP、芯片定制服务与GPU三类产品。芯动科技聚焦计算、存储和连接等三大赛道，提供主流工艺厂（台积电三星格芯中芯国际联华电子英特尔华力）从55纳米到5纳米的IP和芯片定制解决方案。公司成立于2007年，已授权支持全球逾60亿颗高端SoC芯片进入大规模量产，历史客户涵盖瑞芯微、全志、君正，以及AMD、微软、亚马逊、高通、安森美等多个知名企业。
　　公司推出第一代GPU产品。公司风华1号单芯片A卡渲染能力达到160GPixel秒，FP32浮点性能达到5TFLOPS，支持Linux龙芯Windows安卓操作系统图形框架，同时支持4路4K60、16路1080P60fps或32路720P30fps，AI性能为25TOPS。
　　公司已推出自主Chiplet解决方案。UCIe标准发布后，芯动科技便推出自主研发的与UCIe标准兼容的Chiplet解决方案Innolink，当前已在先进工艺上量产验证成功。芯动综合考虑SerDes和DDR的技术特点，在InnolinkBC采用了DDR的方式实现，提供基于GDDR6LPDDR5技术的高速、高密度、高带宽连接方案，而针对长距离PCB、线缆的Chiplet连接，InnolinkA提供基于SerDes差分信号的连接方案，以补偿长路径的信号衰减。芯动科技前瞻性布局DDR的技术路径，使得公司在Chiplet产品上具备先发优势，当前处于业界领先水平。
　　灿芯半导体：IP授权与芯片定制服务提供商
　　灿芯半导体提供IP授权与芯片定制服务。灿芯半导体的YOU系列IP和YouSiP（SiliconPlatform）解决方案，经过完整的流片测试验证，可广泛应用于5G、AI、高性能计算、云端及边缘计算、网络、物联网、工业互联网及消费类电子等领域。YOU系列IP包括DDR、SerDes、RF、USB、MIPI等，灿芯还基于ARM、Synopsys、Cadence等主流厂商IP以及自研IP研发YouSiP平台解决方案，并提供相关设计服务。
　　灿芯成立于2008年，创立之初主要业务为芯片设计，2016年正式推出自有IP品牌YouIP，之后通过不断地内生研发拓展自主IP，获得赛迪顾问技术百新企业、EETimes最具潜力半导体新秀等多项奖项，获得上海市以及工信部专精特新企业认定等资质，一定程度上体现了公司的技术优势。
　　灿芯IP产品以及芯片设计合作代工厂为中芯国际，2010年公司获得中芯国际投资，与中芯国际为深度战略合作关系。IP核产品均在中芯国际工艺上完成。同时公司芯片设计服务合作伙伴包括国际主流IP厂商ARM、Synopsys与Cadence，以及Amkor、日月光等封测厂。
　　芯耀辉：专注于接口IP，提供IP升级服务
　　专注于接口IP，同时提供IP升级服务。芯耀辉当前IP组合集中于接口IP，包括DDR、PCIe、HDMI、USB、SATA、MIPI与SerDesIP，除相关IP授权服务外，芯耀辉还提供IP升级服务，主要为芯片调试、IP子系统、系统设计与性能分析以及IP硬化四类服务。
　　与Synopsys达成合作，获得DesignWare授权。2021年芯耀辉与Synopsys建立战略合作关系，Synopsys授权芯耀辉运用其1228nm工艺技术、适配国内芯片制造工艺的DesignWareUSB、DDR、MIPI、HDMI和PCIExpress的系列IP核。芯耀辉在获得此次新思科技的授权后，将利用这些经过Synopsys硅验证的接口IP核为国内芯片制造公司的工艺提供针对性的定制、优化IP以增强芯片设计的自动化水平，并提升客户系统的验证水平，为客户产品的集成和部署提供加速度。
　　和芯微：专注于高速高精度数模混合信号集成电路IP
　　和芯微成立于2004年，专注于高速高精度数模混合信号集成电路IP核的研发、推广和授权。当前公司业务主要为定制IP授权、SoC设计服务与芯片测试服务，IP组合包括高速接口、高速IO、ADC等IP，基于自身IP，向客户提供SoC设计服务，同时也提供IC封测解决方安，服务的海内外客户数量已超过100家，申报专利400多项，其中包括85项美国专利。公司的核心技术是高速串行接口技术、音频编解码（AudioCodec）技术和高速ADDA转换技术。高速串行接口技术提供高达12。5Gbps的速度，涵盖USB3。0、SATA、PCIe和RapidIO等技术，音频编解码可提供16位至24位精度音频转换，高速AD提供位宽10bit12bit，采样速率可达200MHz。公司与主要的晶圆代工厂在22nm28nm40nm55nm65nm90nm0。13m0。18m等工艺开展合作，提供经过批量生产验证或硅验证的IP产品，同时也可根据需求定制IP产品。
　　和芯微80以上为研发人员。公司目前员工数超过200人，研发人员为166人，占比超过80，其中有68人为具有10年以上开发经验的熟练工程师，曾参与上百个IP定制SoC设计项目。人员分布上模拟电路、IP数字电路与SoC数字电路人员占比较高。
　　华夏芯：多处理器IP提供商
　　华夏芯拥有完全自主知识产权的CPU、DSP、GPU和AI处理器IP，基于创新的统一指令集架构、微架构和工具链，面向物联网、边缘计算和云计算应用，提供高性能和高能效等不同系列的定制化芯片产品。当前华夏芯的IP组合主要包括CPU、AI加速器与ISPIP，一款GPUIP、32位低功耗CPU以及一款低功耗音频DSPIP在研中。除IP授权外，华夏芯还提供SoC平台，当前为GP3600与GP8300两款产品，基于GP3600的人工智能芯片解决方案可覆盖智能驾驶、智能安防、智能家居、机器人、工业物联网等多个领域。FPGA板卡方面，华夏芯提供可编程AI加速卡、编解码加速卡与智能网卡。
　　华夏芯GPTX1CPUIP为公司代表产品之一，GPTX1CPU是华夏芯自主架构的面向嵌入式的CPU核，GPTX1CPU是华夏芯统一处理器平台（UnityPlatform）的第一代产品，依托Unity指令集，针对先进半导体工艺对微架构和流水线进行了深度优化，能够在相同工艺下达到更高的主频和更高的能效，广泛应用于网络、通讯、数字电视、存储等领域。
　　芯启源：USBIP和DPU产品提供商
　　芯启源成立于2015年，产品及解决方案围绕5G、云数据中心、云计算等网络通信相关领域，当前主要产品可分为四类，分别为DPU、TCAM芯片、MimicPro原型验证系统与USBIP。其中USBIP包括基于ASIC的解决方案与基于FPGA的解决方案，提供USB3。2与USB2。0的控制器IP，支持20Gbps的SuperSpeed（USB3。2Gen2x2），10Gbps的SuperSpeed（USB3。2Gen2x1），5Gbps的SuperSpeed（USB3。2Gen1x1），高速，全速和低速（USB2。0）。芯启源当前已拥有国内外专利和软件著作权60余项。
　　芯启源2015年成立之后，首先通过收购MarvellTCAM产线拥有了TCAM业务，并且在2018年初该TCAM产品获得了新华三认证。2017年公司布局USBIP产品获得USBIF官方认证，并于2018年获得SONYHRPC订单，同时在通信方面，2020年公司开始布局智能网卡，并推出了AgilioDPU产品，年末获得了中国移动的采购订单，进一步佐证公司的研发实力。
　　纳能微：专注数模混合高速SerdesIP
　　纳能微成立于2014年，专注于数模混合高速SERDESIP核的研发和销售，拥有PCIE、USB3。1USB3。0USB2。0、JESD204B、GVILVDSMIPIPHYIP及12。5G16G高速SERDESIP核等多项核心技术，产品工艺制程已达8nm节点。纳能技术研发团队已经完成了超过100项IP授权与服务案例，获批电路设计专利近30项。客户方面，纳能微与国内外主流代工厂保持长期良好合作关系，目前在0。18um至8nm工艺节点，已经为大量国内外客户完成了十余类集成电路IP核的设计开发与流片验证。
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　　精选报告来源：【未来智库】。未来智库官方网站