（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、RAM / ROM、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、DC/DC、AC/DC IP 等，信号链 IP 包括如 AD/DA IP 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 CPU IP、GPU IP、NPU IP、VPU IP、DSP IP 以及 ISP IP 六类，其中 CPU IP 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 CPU IP 市场基本由 ARM 垄断，目前国内国芯科技专注于嵌入式 CPU IP 研发。其余处理器 IP 为专用型处理器 IP，GPU IP 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 NPU IP、ISP IP、DSP IP 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 USB IP、 PCIe IP、DDR IP、SATA IP、D2D IP 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、Thread IP 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（Non-Volatile Memory，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 FLASH IP 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、OTP/MTP 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，ARM IP 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 USB 4.0，PCIe 2 也已发展至 PCIe 6，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（Domain Specific Architecture，特定领域架构）的兴起。 More Moore 与 More than Moore 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（More Moore）、扩展摩尔定律（More than Moore）以及超越摩尔定律（Beyond Moore）三类， Beyond Moore 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 More Moore 与 More than moore 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 3D-Package 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（Domain Specific Architecture）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（Dennard scaling）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（domain specific architecture，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（Domain-Specific Language，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 Google TPU 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（Systolic Array）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 GPU IP、NPU IP、VPU IP 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（Universal Chiplet Interconnect Express） 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 2018~2027 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，2020-2025 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、OTP/MTP/Flash 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（1980~1990）。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 Mentor Graphics 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 ARM CPU，到 1990s IP 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，ARM 30 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 Denali Software 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 GPU IP 龙头，而 CEVA 为 DSP IP 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 Simense EDA 前身为 Mentor graphics，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 Mentor Graphics （现为 Siemense EDA），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SerDes IP，产品线逐步拓宽。Mentor Graphics 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 Siemense EDA。
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 Cortex-A、Cortex-R 以及 Cortex-M 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 Acorn RISC machine，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，1994-2010 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。ARM IP 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 Cortex-M 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，ARM Cortex-M 系列 IP 为处理器版税收入主要贡献，FY2020Q3 中，Cortex-M 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。Synopsys EDA 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。Synopsys IP 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 Virage Logic，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 47.47-48.25 亿美元，同 比增长 14%-15%。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、112G/56G SerDes、PCIe 与 CXL、存储 IP 以及 Chiplet，处理器 IP 包括 AI IP、Xtensa 控 制器及一些 DSP IP。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，2016~2021 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 GPU IP 向多类型处理器 IP 拓展Imaginaiton 为 GPU IP 龙头。Imagination 核心技术与主打产品为 GPU IP，当前 Imagination 产品组合从 GPU 品类 逐渐拓展到 CPU、AI 芯片 IP 中。GPU IP 方面，Imagination 当前主打 IMG CXT 系列产品、IMG-B 与 IMG-A 系列 产品，2021 年推出 Catapult CPU 系列拓展 CPU 市场。此外在 AI 芯片领域，Imagination 也推出了 IMG 4NX-MC4、 IMG 4NX-MC8 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 OpenGL/OpenGL ES/Vulkan/OpenCL 等 API 规范，其 PowerVR GPU 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 DSP IP、AI IP、无线平台、传感融合等 IP。CEVA 成立于 2002 年，在 DSP IP 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 DSP IP 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 CEVA IP 的生 态圈。CEVA IP 签约数与授权设备均呈增长趋势。2021 年全年 CEVA IP 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 WiFi IP 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 (Non Recurring Engineering)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、NOR Flash、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 NOR Flash 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 Sector Erase、Block Erase 以及 Full Chip Erase 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 Logic NVM IP力旺成立于 2000 年，成立至今专注于 Logic NVM IP。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 2018~2020 分别实现营业收入 3.30/3.28/4.12 亿元，同比增速+9.0%/-0.5%/+25.7%，实 现净利润 1.37/1.26/1.64 亿元，同比增速+4.0%/-7.9%/+30.3%。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 IC insights 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，IC insights 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 EDA / IP 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（Open Innovation Platform）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 DSP IP、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 AI IP 核支撑，当前国内外多家 IP 核厂商已在积极布局 AI IP 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 NPU IP，其中 Synopsys 于 2022 年推出的 ARC NPX6 所提供的 AI 算力为当前业内领先，在 5nm 1.3GHz 主频下可达到 250TOPS 以上。其余厂商如 SST、CEVA 及 Imagination 也相继推出了 NPU IP、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 AI IP 布局厂商主要为芯原股 份与寒武纪，主要产品为 NPU IP 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（Silicon Platform as a Service）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 2016-2021 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 IoT SoC。
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 2019~2021 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 M*Core、PowerPC 和 RISC-V 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 M*Core、IBM PowerPC 以及 RISC-V 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、14nm~180nm 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 IP 500 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 DDR IP 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。SerDes IP 具备国内领先水平。28G/32G SerDes IP 为牛芯代表产品之一，28G SerDes 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 28G SerDes IP 一次流片即成功硅验证，成为行业内唯 一一款国产长距 28G SerDes IP。
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 die-to-die 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 5T FLOPS， 支持Linux/龙芯/Windows/安卓操作系统图形框架，同时支持 4路 4K@60、16路1080P@60fps或 32路 720P@30fps， 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 Innolink-B/C 采 用了 DDR 的方式实现，提供基于 GDDR6/LPDDR5 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，Innolink-A 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（Silicon-Platform）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、EE Times 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 SerDes IP，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 12-28nm 工艺技术、适配国内芯片制造工艺的 DesignWare USB、DDR、MIPI、HDMI 和 PCI Express 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 I/O、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（Audio Codec）技术和高速 AD-DA 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 Rapid IO 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 10bit/12bit， 采 样 速率 可达 200MHz 。公 司与 主要 的 晶圆 代 工厂 在 22nm/28nm/40nm/55nm/65nm/90nm/0.13μm/0.18μm 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 ISP IP，一款 GPU IP、32 位低功耗 CPU 以及一款低功耗音频 DSP IP 在研中。除 IP 授权外，华夏芯还提供 SoC 平台，当前为 GP 3600 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 GPTX1 CPU IP 为公司代表产品之一，GPTX1 CPU 是华夏芯自主架构的面向嵌入式的 CPU 核，GPTX1 CPU 是华夏芯统一处理器平台（Unity Platform）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：USB IP 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 USB IP。其中 USB IP 包括基于 ASIC 的解决方案与基 于 FPGA 的解决方案，提供 USB 3.2 与 USB 2.0 的控制器 IP，支持 20 Gbps 的 Super Speed+ ( USB 3.2 Gen 2×2), 10 Gbps 的 SuperSpeed+ (USB 3.2 Gen 2×1), 5 Gbps 的 SuperSpeed (USB 3.2 Gen 1×1), 高速, 全速和低速 (USB 2.0)。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 Marvell TCAM 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 USB IP 产品获得 USB-IF 官方认证，并于 2018 年获得 SONY/HRPC 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 Agilio DPU 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 Serdes IP纳能微成立于 2014 年，专注于数模混合高速 SERDES IP 核的研发和销售，拥有 PCIE、USB3.1/USB3.0/USB2.0、 JESD204B、GVI/LVDS/MIPI PHY IP 及 12.5G/16G 高速 SERDES IP 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。（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）精选报告来源：【未来智库】。未来智库 – 官方网站
