尋路國產芯片之“魂”：芯原股份從IP授權走向完整服務生態(tài)

【編者按】

2021年是“十四五”開局之年，正值建黨100周年，也是強國戰(zhàn)略、自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的關鍵一年。

世界紛繁變化，難擋中國復興強大。在這樣的歷史重大變革期、機遇期，21世紀經濟報道獨家策劃推出貫穿全年專題《通往偉大之路：大國創(chuàng)新100強》系列報道，通過篩選、報道全國戰(zhàn)略行業(yè)重點企業(yè)和優(yōu)秀企業(yè)家，為中國不斷攀登新高峰的壯麗征程助力。

本期推出的是芯原股份和中興通訊專訪，敬請關注。

在半導體行業(yè)，越往上游走，廠商數量就越少。而中國企業(yè)在上游領域的身影目前來看并不算多。

據第三方機構IPnest統(tǒng)計，2020年全球前十名（按銷售收入計算）的半導體IP授權服務提供商中，來自中國大陸的企業(yè)只有芯原股份（688521.SH）一家，位列全球第七，已于2020年在科創(chuàng)板上市。

芯原股份創(chuàng)始人、董事長兼總裁戴偉民將公司的業(yè)務發(fā)展歷程形容為“蓋房子”的過程。芯原的業(yè)務發(fā)展，是從“燒磚塊”的標準單元庫開始，到提供“廚房或衛(wèi)生間”等功能模塊——半導體IP授權，再延伸到“造房子”——也即芯片設計服務的過程。

“如果說30年前臺積電通過制造代工的方式，解決了Capex（固定成本）問題，造就了一批Fabless（芯片設計）公司；我們在今天解決的就是Opex（運營成本）問題，通過打造‘輕設計’模式，可以讓芯片設計類公司的設計工作更加輕量化。”戴偉民向21世紀經濟報道記者解釋道，芯原的目標，是要引領下一個輕設計時代。

建好房子，芯原的下一步是“軟裝”。2020年公司新成立了系統(tǒng)平臺解決方案事業(yè)部，以此擁抱這個軟件定義一切的時代。

不過，戴偉民向記者強調，芯原的模式不會涉及具體產品。目前，公司的IP授權類業(yè)務和量產業(yè)務已經逐步顯現出規(guī)模效應，其他業(yè)務也將很快走向具備規(guī)模效應的發(fā)展階段。

從“燒磚塊”到“建房子”

提到半導體IP授權，知名度較大的可能是Arm公司。IPnest統(tǒng)計顯示，2020年Arm在IP公司中的市場份額達到41%，位居第一。

“Arm的成功證明了IP芯片公司的商業(yè)模式可行。”戴偉民向記者分析。不過，芯原沒有采取與Arm完全一致的發(fā)展路線，而是選擇了半導體IP授權和芯片設計兩條業(yè)務線并行的發(fā)展模式。走到今天，隨著半導體設計的愈發(fā)復雜化，芯片設計類業(yè)務對于芯原的業(yè)績貢獻正日益壯大。

這讓芯原在一眾IP授權類公司中也有所不同。戴偉民介紹道，芯原選擇IP和芯片設計兩條業(yè)務線并行，是為了順應行業(yè)需求，促進企業(yè)的長期發(fā)展。

“假如把芯片設計比作蓋房子，那么我們從基本單元庫做起，也就是相當于從燒磚塊開始，然后逐步發(fā)展到做IP，類似于造廚房、客廳，再到蓋房子。假如沒有磚塊，沒有廚房、客廳，就無法蓋房子。所以我們選擇的這條路是順著行業(yè)需求發(fā)展而來。”他指出，當公司發(fā)展到一定階段時，發(fā)現IP授權和一站式芯片定制業(yè)務二者有很強的協(xié)同效應。“因為有時候客戶除了要廚房和客廳，還希望我們幫忙把房子也蓋了。兩種業(yè)務的客戶可以互相轉化。”

在當下，這種融合的需求愈發(fā)明顯。戴偉民向21世紀經濟報道記者舉例，短視頻是近些年興起的賽道之一，很多服務提供商/運營商希望自己完成芯片設計方案，而非采用傳統(tǒng)的通用解決方案。但視頻處理、編解碼設計難度很高，具有很大的設計挑戰(zhàn)。在客戶需求推動下，芯原參與了客戶的芯片設計環(huán)節(jié)，提供完整的解決方案給客戶。

“不是我們什么都布局，而往往是因為客戶需要一個整體的解決方案，缺了一部分就會使效果不夠好。”他解釋道。這好比即便只賣廚房，但整個房子也需要完整的生態(tài)才能達到更好的用戶體驗。芯原從提供IP到提供芯片定制服務，再到提供完整的系統(tǒng)解決方案，也是順勢而為。

兩種業(yè)務的協(xié)同效應已經十分明顯。據戴偉民介紹，2020年，多項業(yè)務協(xié)同帶來的收入占公司總體業(yè)績的約2/3，單一業(yè)務帶來的收入僅占約1/3。

“差別在于，我們在研究用IP做芯片的同時還在研究IP，可能看事情會更全面一些。這也可以促進公司研發(fā)成果的價值最大化。”他向記者續(xù)稱。

這種模式被稱為芯片設計平臺即服務（Silicon Platform as a Service，簡稱為SiPaaS）。與傳統(tǒng)的芯片設計服務公司經營模式不同，芯原自主擁有的各類處理器IP、數模混合IP和射頻IP是SiPaaS模式的核心。

“這種模式的優(yōu)勢是，交貨后不需要銷售，不需要去現場支持，更沒有庫存。可以服務各行各業(yè)。”戴偉民總結道。

延伸產業(yè)鏈

真正讓芯原從不那么為人所知，到突然被熟知，是來自于其在成立后的第三年就開始了收并購動作，這也是支撐其能夠部署到更全面產業(yè)環(huán)節(jié)的其中一個原因。

“創(chuàng)新包括自主創(chuàng)新和引進-消化-吸收-再創(chuàng)新兩種，但世界上沒有那么多原創(chuàng)，有時候要站在巨人的肩膀上，所以并購很重要。”戴偉民向記者表示。

這些收并購背后，既有基于半導體行業(yè)發(fā)展的率先部署，也有對國內產業(yè)生態(tài)需求的考慮。

2001年成立的芯原，在2004并購眾華電子，借此開始具備一站式芯片定制服務能力；2006年芯原再度并購LSI Logic公司的ZSP部門，借此新增DSP（數字信號處理）領域的IP，則是接下了為國內通信設備商提供基帶芯片支持的核心一環(huán)。

戴偉民告訴記者，考慮收購眾華電子，是因為當時該公司是大陸市場第一家做SoC的公司，“我們后來完成從IP授權到芯片設計的能力升級，這個團隊起到了很大的作用。而且直到現在，該原始團隊的主要人員都還留在芯原。”

而在那個階段，本土市場還沒有完全意識到介入SoC環(huán)節(jié)的重要性，讓芯原得以用相對優(yōu)勢的價格獲取了眾華的能力。

對ZSP部門的收購則是考慮到LSI Logic公司在彼時的業(yè)務核心是數字信號處理器，這是五大數字IP中，除了CPU和GPU之外很大的市場所在。且國內頭部通信設備商都需要用到LSI Logic公司的這些能力，但ZSP部門卻因為戰(zhàn)略調整需要被出售，引來產業(yè)界關注。

“對ZSP部門的收購，也對我們從做磚塊升級到做廚房起到重要作用。”戴偉民分析，彼時的競爭十分激烈，在投資人的支持下，芯原成功拿下了這部分業(yè)務，也由此引發(fā)了后續(xù)更多國際投資機構對芯原的關注。

“這并不意味著公司一味地考慮做大，而是跟公司自身能力需要不斷升級有關。”戴偉民解釋道，“走到今天，公司選擇成立新的業(yè)務部門（系統(tǒng)平臺解決方案事業(yè)部），也是基于同樣的邏輯考慮。”

“今天是軟件定義一切的時代，軟件可以定義芯片、定義架構等。那么蓋完房子后要做軟裝也即軟件，就是很自然的過程。”戴偉民分析道，做IP一定需要軟件服務，芯片設計廠商直接介入軟件層面的較少。但如果IP授權公司與系統(tǒng)公司、云公司沒有共同語言，就無法推進工作。

這從公司客戶構成也可見一斑。據介紹，2020年芯原的下游客戶中，有1/3來自系統(tǒng)廠商、互聯網公司和云服務提供商，而非芯片設計類公司，且前者的體量還在不斷成長，這都意味著對于公司的軟件能力要求越來越高。

“行業(yè)核心競爭力在變，現在的競爭力可能集中在軟件和架構。這是為什么芯片公司開始從下游往上游走的原因。下游產業(yè)如互聯網公司的需求也在變化，從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發(fā)生相應的變化。”戴偉民告訴21世紀經濟報道記者，一旦成為需要定制芯片的下游系統(tǒng)類廠商的合作方，將可以獲得更強的客戶黏性。芯原需要與下游的產業(yè)環(huán)節(jié)更緊密聯結，比如從芯片公司到系統(tǒng)公司、互聯網和短視頻公司層面；同時互聯網類公司愈發(fā)需要上游的定制化服務。這就是芯原看到行業(yè)格局出現巨大變化，而選擇不斷延伸產業(yè)鏈能力的原因。

向Chiplet探索

隨著半導體制程的日益精進，摩爾定律也逐漸走向了無法繼續(xù)支撐原有迭代速度的階段。要解決由此帶來的制程難題，是所有產業(yè)鏈公司都在思考的下一步方向。

Chiplet（芯粒）因此成為各產業(yè)鏈環(huán)節(jié)突破的著力點。戴偉民分析道，其實所有架構發(fā)展到一定階段都會面臨發(fā)展瓶頸。原因是一些傳統(tǒng)的元器件沒有落伍，但另一些對制程要求較高的元器件成本日益高漲。那么是否可以不再要求所有元器件都采用一個制程來搭配？

業(yè)內認為，AMD在制程上之所以能夠快速追趕上英特爾的步伐，一定程度上就是因為前者率先實現了Chiplet的落地。

“當原本做大芯片的人開始提倡做小芯片，這是一個很重要的信號，類似一個預演。我們發(fā)現可以把比如12nm、5nm等采用不同制程的芯片裸片封裝集成為一顆芯片，例如將GPU、CPU等采用5nm制程工藝來生產制造，其他部分采用12nm制程，然后封裝在一起，這種Chiplet的實現對產業(yè)提供了一種新的發(fā)展思路。”戴偉民解釋道。

他多次強調，Chiplet可以幫助下游電子產業(yè)鏈更高效地迭代。舉例來說，汽車電子考慮到有車規(guī)認證等門檻，并不希望每年對元器件進行更換，那么當有功能需要增加迭代時，采用Chiplet的方式可以更加靈活進行增減配置。

尤其對整個中國大陸半導體產業(yè)來說，推廣Chiplet應用將大有裨益。在當前，中國大陸產業(yè)鏈尚不能采用最先進的制程工藝，但封裝產業(yè)環(huán)節(jié)的技術能力與主流梯隊相近時，Chiplet也將更好地推動國內半導體產業(yè)的演進。

“Chiplet已經證明可以做，并不是很難。推廣沒有很快，是因為Chiplet需要統(tǒng)一的接口標準。不同的Chiplet之間對接需要時間，但這不是技術難題。正因為如今這一發(fā)展趨勢已經成為行業(yè)共識，因此芯原已經開始投入Chiplet的布局。”戴偉民指出。

戴偉民告訴21世紀經濟報道記者，整體來看，芯原的部分業(yè)務已經顯現出規(guī)模效應，公司2020年全年營收達15.06億元，這其中，知識產權授權使用費收入增幅達46.94%；芯片量產業(yè)務收入的增幅也達到了22.49%。

“這幾年隨著能力提高、芯原的業(yè)務走向先進工藝、大客戶的占比有所提升，應該說，產品的量產改善情況會更好，可以預見到量產部分業(yè)務會成長較快。”他強調，芯片一站式服務業(yè)務的毛利率看上去低，但因為芯原在提供一站式芯片定制服務的過程中，前期受客戶委托進行芯片設計，可獲取相應收入覆蓋芯片設計成本，后期按照客戶訂單數量完成量產階段的生產管理工作，不直接面對產品終端市場，無需銷售芯片成品，也沒有庫存風險，更不需要提供終端技術支持，因此，芯原的芯片量產服務產生的毛利能更大程度上貢獻于凈利潤。當芯片量產服務規(guī)模不斷增長時，更能體現芯原經營模式的規(guī)模化優(yōu)勢。所以，不必擔心芯原是否一定單純依靠高毛利的IP授權業(yè)務，才算健康地成長。

當平臺公司發(fā)展到一定階段，就需要開始比拼規(guī)模效應，效應顯現之后，競爭壁壘提高、成本降低，后進入者就很難再能夠與之競爭。而芯原已經走在了這一階段的道路上。