寻路国产芯片之“魂”：芯原股份从IP授权走向完整服务生态

在半导体行业，越往上游走，厂商数量就越少。而中国企业在上游领域的身影目前来看并不算多。

今天众所周知的大部分芯片企业，实际上都属于芯片设计类公司，这在半导体行业被归纳在集成电路设计环节，该环节还包括半导体工具和IP两类角色，二者都属于芯片设计的偏上游。

据第三方机构IPnest统计，2020年全球前十名（按销售收入计算）的半导体IP授权服务提供商中，来自中国大陆的企业只有芯原股份（688521.SH）一家，位列全球第七，已于2020年在科创板上市。

芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民将公司的业务发展历程形容为“盖房子”的过程。芯原的业务发展，是从“烧砖块”的标准单元库开始，到提供“厨房或卫生间”等功能模块——半导体IP授权，再延伸到“造房子”——也即芯片设计服务的过程。

“如果说30年前台积电通过制造代工的方式，解决了Capex（固定成本）问题，造就了一批Fabless（芯片设计）公司；我们在今天解决的就是Opex（运营成本）问题，通过打造“轻设计”模式，可以让芯片设计类公司的设计工作更加轻量化。”戴伟民向21世纪经济报道记者解释道，芯原的目标，是要引领下一个轻设计时代。

建好房子，芯原的下一步是“软装”。2020年公司新成立了系统平台解决方案事业部，以此拥抱这个软件定义一切的时代。

不过，戴伟民向记者强调，芯原的模式不会涉及具体产品。目前，公司的IP授权类业务和量产业务已经逐步显现出规模效应，其他业务也将很快走向具备规模效应的发展阶段。

从“烧砖块”到“建房子”

提到半导体IP授权，知名度较大的可能是Arm公司。

Arm的广为人知不无道理，作为精简指令集架构的代表，它在移动互联网时代遇到了蓬勃发展的智能手机等行业。IPnest统计显示，2020年Arm在IP公司中的市场份额达到41%，位居第一。

“Arm的成功证明了IP芯片公司的商业模式可行。”戴伟民向记者分析。不过，芯原没有采取与Arm完全一致的发展路线，而是选择了半导体IP授权和芯片设计两条业务线并行的发展模式。走到今天，随着半导体设计的愈发复杂化，芯片设计类业务对于芯原的业绩贡献正日益壮大。

这让芯原在一众IP授权类公司中也有所不同。戴伟民介绍道，芯原选择IP和芯片设计两条业务并行，是为了顺应行业需求，促进企业的长期发展。

“假如把芯片设计比作盖房子，那么我们从基本单元库做起，也就是相当于从烧砖块开始，然后逐步发展到做IP，类似于造厨房、客厅，再到盖房子。假如没有砖块，没有厨房、客厅，就无法盖房子。所以我们选择的这条路是顺着行业需求发展而来。”他指出，当公司发展到一定阶段时，发现IP授权和一站式芯片定制业务二者有很强的协同效应。“因为有时候客户除了要厨房和客厅，还希望我们帮忙把房子也盖了。两种业务的客户可以互相转化。”

在当下，这种融合的需求愈发明显。戴伟民向21世纪经济报道记者举例，短视频是近些年兴起的赛道之一，很多服务提供商/运营商希望自己完成芯片设计方案，而非采用传统的通用解决方案。但视频处理、编解码设计难度很高，具有很大的设计挑战。在客户需求推动下，芯原参与了客户的芯片设计环节，提供完整的解决方案给客户。

“不是我们什么都布局，而往往是因为客户需要一个整体的解决方案，缺了一部分就会使效果不够好。”他解释道。这好比即便只卖厨房，但整个房子也需要完整的生态才能达到更好的用户体验。芯原从提供IP到提供芯片定制服务，再到提供完整的系统解决方案，也是顺势而为。

两种业务的协同效应已经十分明显。据戴伟民介绍，2020年，多项业务协同带来的收入占公司总体业绩的约2/3，单一业务带来的收入仅占约1/3。

“差别在于，我们在研究用IP做芯片的同时还在研究IP，可能看事情会更全面一些。这也可以促进公司研发成果的价值最大化。”他向记者续称。

这种模式被称为芯片设计平台即服务（Silicon Platform as a Service，简称为SiPaaS）。与传统的芯片设计服务公司经营模式不同，芯原自主拥有的各类处理器IP、数模混合IP和射频IP是SiPaaS模式的核心。

“这种模式的优势是，交货后不需要销售，不需要去现场支持，更没有库存。可以服务各行各业。”戴伟民总结道。

延伸产业链

真正让芯原从不那么为人所知，到突然被熟知，是来自于其在成立后的第三年就开始了收并购动作，这也是支撑其能够部署到更全面产业环节的其中一个原因。

早年间的收并购，是为了夯实芯原基础能力的构建，到如今，芯原的拓展动作更多成为一种更接近下游客户层面的动作，这也是产业链发展到一定阶段的必然。

“创新包括自主创新和引进-消化-吸收-再创新两种，但世界上没有那么多原创，有时候要站在巨人的肩膀上，所以并购很重要。”戴伟民向记者表示。

这些收并购背后，既有基于半导体行业发展的率先部署，也有对国内产业生态需求的考虑。

2001年成立的芯原，在2004并购众华电子，借此开始具备一站式芯片定制服务能力；2006年芯原再度并购LSI Logic公司的ZSP部门，借此新增DSP（数字信号处理）领域的IP，则是接下了为国内通信设备商提供基带芯片支持的核心一环。

戴伟民告诉记者，考虑收购众华电子，是因为当时该公司是大陆市场第一家做SoC的公司，“我们后来完成从IP授权到芯片设计的能力升级，这个团队起到了很大的作用。而且直到现在，该原始团队的主要人员都还留在芯原。”

而在那个阶段，本土市场还没有完全意识到介入SoC环节的重要性，让芯原得以用相对优势的价格获取了众华的能力。

对ZSP部门的收购则是考虑到LSI Logic公司在彼时的业务核心是数字信号处理器，这是五大数字IP中，除了CPU和GPU之外很大的市场所在。且国内头部通信设备商都需要用到LSI Logic公司的这些能力，但ZSP部门却因为战略调整需要被出售，引来产业界关注。

“对ZSP部门的收购，也对我们从做砖块升级到做厨房起到重要作用。”戴伟民分析，彼时的竞争十分激烈，在投资人的支持下，芯原成功拿下了这部分业务，也由此引发了后续更多国际投资机构对芯原的关注。

“这并不意味着公司一味地考虑做大，而是跟公司自身能力需要不断升级有关。”戴伟民解释道，“走到今天，公司选择成立新的业务部门（系统平台解决方案事业部），也是基于同样的逻辑考虑。”

“今天是软件定义一切的时代，软件可以定义芯片、定义架构等。那么盖完房子后要做软装也即软件，就是很自然的过程。”戴伟民分析道，做IP一定需要软件服务，芯片设计厂商直接介入软件层面的较少。但如果IP授权公司与系统公司、云公司没有共同语言，就无法推进工作。

这从公司客户构成也可见一斑。据介绍，2020年芯原的下游客户中，有1/3来自系统厂商、互联网公司和云服务提供商，而非芯片设计类公司，且前者的体量还在不断成长，这都意味着对于公司的软件能力要求越来越高。

“行业核心竞争力在变，现在的竞争力可能集中在软件和架构。这是为什么芯片公司开始从下游往上游走的原因。下游产业如互联网公司的需求也在变化，从使用第三方通用芯片到自己定制芯片，那么芯原的角色也在发生相应的变化。”戴伟民告诉21世纪经济报道记者，一旦成为需要定制芯片的下游系统类厂商的合作方，将可以获得更强的客户黏性。芯原需要与下游的产业环节更紧密联结，比如从芯片公司到系统公司、互联网和短视频公司层面；同时互联网类公司愈发需要上游的定制化服务。这就是芯原看到行业格局出现巨大变化，而选择不断延伸产业链能力的原因。

向Chiplet探索

随着半导体制程的日益精进，摩尔定律也逐渐走向了无法继续支撑原有迭代速度的阶段。要解决由此带来的制程难题，是所有产业链公司都在思考的下一步方向。

Chiplet（芯粒）因此成为各产业链环节突破的着力点。简单来说，Chiplet的实现原理类似搭积木，即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封装在一起，从而形成一个系统芯片。借此，Chiplet在继承了半导体IP可复用特点的基础上，还开启了新型硅片级别的IP复用模式。

戴伟民分析道，其实所有架构发展到一定阶段都会面临发展瓶颈。原因是一些传统的元器件没有落伍，但另一些对制程要求较高的元器件成本日益高涨。那么是否可以不再要求所有元器件都采用一个制程来搭配？

业内认为，AMD在制程上之所以能够快速追赶上英特尔的步伐，一定程度上就是因为前者率先实现了Chiplet的落地。

“当原本做大芯片的人开始提倡做小芯片，这是一个很重要的信号，类似一个预演。我们发现可以把比如12nm、5nm等采用不同制程的芯片裸片封装集成为一颗芯片，例如将GPU、CPU等采用5nm制程工艺来生产制造，其他部分采用12nm制程，然后封装在一起，这种Chiplet的实现对产业提供了一种新的发展思路。”戴伟民解释道。

他多次强调，Chiplet可以帮助下游电子产业链更高效地迭代。举例来说，汽车电子考虑到有车规认证等门槛，并不希望每年对元器件进行更换，那么当有功能需要增加迭代时，采用Chiplet的方式可以更加灵活进行增减配置。

尤其对整个中国大陆半导体产业来说，推广Chiplet应用将大有裨益。在当前，大陆产业链尚不能采用最先进的制程工艺，但封装产业环节的技术能力与主流梯队相近时，Chiplet也将更好地推动国内半导体产业的演进。

“Chiplet已经证明可以做，并不是很难。推广没有很快，是因为Chiplet需要统一的接口标准。不同的Chiplet之间对接需要时间，但这不是技术难题。正因为如今这一发展趋势已经成为行业共识，因此芯原已经开始投入Chiplet的布局。”戴伟民指出。

戴伟民告诉21世纪经济报道记者，整体来看，芯原的部分业务已经显现出规模效应，公司2020年全年营收达15.06亿元，这其中，知识产权授权使用费收入增幅达46.94%；芯片量产业务收入的增幅也达到了22.49%。

“这几年随着能力提高、芯原的业务走向先进工艺、大客户的占比有所提升，应该说，产品的量产改善情况会更好，可以预见到量产部分业务会成长较快。”他强调，芯片一站式服务业务的毛利率看上去低，但因为芯原在提供一站式芯片定制服务的过程中，前期受客户委托进行芯片设计，可获取相应收入覆盖芯片设计成本，后期按照客户订单数量完成量产阶段的生产管理工作，不直接面对产品终端市场，无需销售芯片成品，也没有库存风险，更不需要提供终端技术支持，因此，芯原的芯片量产服务产生的毛利能更大程度上贡献于净利润。当芯片量产服务规模不断增长时，更能体现芯原经营模式的规模化优势。所以，不必担心芯原是否一定单纯依靠高毛利的IP授权业务，才算健康地成长。

据介绍，基于丰富的IP积累，目前芯原的IP业务已经从单个IP授权拓展到IP平台授权，从规模、效益到利润都上了一个台阶。芯片设计业务方面，芯原已经开始了5nm产品的研发；随着战略项目逐步迈入产业化阶段，芯原提供的服务就可以拥有更高的竞争壁垒。

当平台公司发展到一定阶段，就需要开始比拼规模效应，效应显现之后，竞争壁垒提高、成本降低，后进入者就很难再能够与之竞争。而芯原已经走在了这一阶段的道路上。