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芯片行業(yè)自主可控已經(jīng)成為長期趨勢，且芯片設(shè)計有望率先突破。
從產(chǎn)業(yè)格局來看，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，但中高端自給率不高，全球企業(yè)中更是少見中國企業(yè)身影。由此可見，芯片國產(chǎn)化并不是一朝一夕便可實(shí)現(xiàn)。
在這樣背景下，中國芯想跑贏美、日、韓成為芯片強(qiáng)國，專利遠(yuǎn)遠(yuǎn)比技術(shù)更重要。
國家知識產(chǎn)權(quán)局披露2019年主要工作統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年，共收到集成電路布圖設(shè)計登記申請8319件，同比增長87.7%，集成電路布圖設(shè)計發(fā)證6614件，同比增長73.4%。
作為集成電路行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)，芯片設(shè)計專利數(shù)同比增長73.4意味著什么？
芯片設(shè)計企業(yè)迅猛發(fā)展，知識產(chǎn)權(quán)是關(guān)鍵
國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)起步晚卻發(fā)展迅猛，尤其在芯片設(shè)計領(lǐng)域有望出現(xiàn)國際一線公司。從2015年開始，國內(nèi)IC設(shè)計企業(yè)迅猛增長。
由于芯片設(shè)計行業(yè)屬于輕資產(chǎn)行業(yè)，門檻較低，因此中國芯片設(shè)計企業(yè)有望最先突破。據(jù)公開資料整理數(shù)據(jù)顯示，自2016年后中國IC設(shè)計企業(yè)大增，數(shù)量為1362家；2019年，中國集成電路設(shè)計企業(yè)數(shù)量為1780家，和2018年的1698家相比，增加了82家。
與此同時，中國芯片企業(yè)研發(fā)力量較為薄弱，許多知識產(chǎn)權(quán)受制于人，且核心技術(shù)多集中在美國。據(jù)統(tǒng)計，2018 年美國占了全球 IC 設(shè)計份額的 53%，中國占比為 11%。因此，國內(nèi)企業(yè)在拓展海外市場時難免會遇到歐美公司發(fā)起的專利糾紛。
隨著國內(nèi)芯片企業(yè)數(shù)量不斷增加，半導(dǎo)體領(lǐng)域的專利訴訟事件頻頻爆發(fā)，從匯頂科技到上海思立微再到科創(chuàng)版企業(yè)晶豐明源均陷入專利糾紛中。很多行業(yè)人士表示，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入以知識產(chǎn)權(quán)為主要競爭手段的發(fā)展階段。因此，企業(yè)想長足發(fā)展，知識產(chǎn)權(quán)至關(guān)重要。
在市場競爭愈加激烈的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，中國芯片企業(yè)的專利保護(hù)意識與能力也在逐漸增強(qiáng)，其中，半導(dǎo)體設(shè)計企業(yè)的表現(xiàn)尤為突出。國家知識產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2009-2019年，中國集成電路布局設(shè)計專利申請數(shù)和發(fā)證數(shù)逐年增加，到了2019年，專利申請和發(fā)證數(shù)量暴增。
通過上述數(shù)據(jù)可知，在激烈市場競爭刺激下，芯片設(shè)計企業(yè)率先突圍，并且有望最先突破專利難關(guān)。
專利為何成為芯片設(shè)計企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵？
在芯片設(shè)計領(lǐng)域，專利便處于“一夫當(dāng)關(guān)，萬夫莫開”的地位。
如今，國內(nèi)芯片設(shè)計領(lǐng)域呈現(xiàn)“一大多小”的現(xiàn)狀，很多芯片企業(yè)規(guī)模不大，抗風(fēng)險能力較差。其實(shí)，EDA設(shè)計和底層架構(gòu)這兩大核心因素是制約國內(nèi)企業(yè)發(fā)展的主要因素。
作為芯片設(shè)計的第一關(guān)，EDA技術(shù)（即電子設(shè)計自動化技術(shù)）的出現(xiàn)變革了傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理念，為芯片設(shè)計提供了極大的靈活性。不過，這一行業(yè)存在高度壟斷，美國的三家公司（Synopsys、Cadence、Mentor）壟斷了全球 65%和國內(nèi)96%以上的市場份額，國內(nèi)僅有10家公司涉及相關(guān)業(yè)務(wù)且發(fā)展緩慢。
不過，中國芯片發(fā)展迅猛，加之國家及地方政府的大力支持，國產(chǎn)EDA迎來了發(fā)展機(jī)遇。在國內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控進(jìn)程中，底層架構(gòu)是逃不過的關(guān)卡。眾所周知，芯片的底層架構(gòu)主要分為兩大陣營：一個是以 Intel、 AMD 為首基于復(fù)雜指令集的X86 架構(gòu)；另一個是以IBM、ARM為首的精簡指令集 ARM/MIPS/Power，其中ARM架構(gòu)占據(jù)手機(jī)份額約90%。
中國芯片企業(yè)之所以深受底層架構(gòu)牽制，是因?yàn)榈讓蛹軜?gòu)與操作協(xié)同深度綁定。經(jīng)過長時間發(fā)展，基于X86和ARM架構(gòu)形成的生態(tài)已經(jīng)十分牢固，國內(nèi)芯片廠商重新開發(fā)生態(tài)的可能性也不大。即便是國內(nèi)較為成熟的芯片廠商也是采用國外架構(gòu)。例如，華為海思采用的是ARM架構(gòu)，兆芯采用的是X86架構(gòu)，海光采用的是AMD的ZEN架構(gòu)，龍芯采用的MIPS架構(gòu)。
但是底層架構(gòu)是芯片設(shè)計繞不過的門檻，國外企業(yè)掌握著底層架構(gòu)，手握專利，國內(nèi)芯片廠商便不得不乖乖繳納專利費(fèi)并且受他人牽制。一些廠商也會采用中外合資方式獲取專利，但美資一旦撤出便會牽扯到專利糾紛。
因此，國產(chǎn)芯片廠商想要長足發(fā)展，將專利權(quán)掌握在自己手中才是正途。想在美國芯片設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突圍，中國企業(yè)只能另辟蹊徑。智慧芽數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)半導(dǎo)體上市公司的海外發(fā)明授權(quán)量top10中，一半以IC設(shè)計為業(yè)（含2家IDM模式企業(yè)）。
通過上表可以看出，位居第二的匯頂科技的海外發(fā)明授權(quán)量為337，其海外發(fā)明授權(quán)量占所獲發(fā)明授權(quán)量中占比為64.6%。正因?yàn)閰R頂科技在指紋識別領(lǐng)域一騎絕塵，才使得其專利在海外極具影響力。值得注意的是，國產(chǎn)芯片設(shè)計廠商在細(xì)分領(lǐng)域頭角崢嶸，但整個芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)依舊與美國有著較大差距。
專利突破非一日之功，中國芯未來在何方？
從PC到智能手機(jī)，應(yīng)用市場的發(fā)展推動著半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)歷了兩輪產(chǎn)業(yè)爆發(fā)。未來，5G帶來的萬物互聯(lián)時代將有望引爆半導(dǎo)體行業(yè)。如今，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展趨勢。筆者認(rèn)為，中國想要抓住這次機(jī)遇，除了加大底層技術(shù)研究外，更加善于運(yùn)用開源架構(gòu)RISC-V的優(yōu)勢。
RISC-V是一個完全開源的處理器架構(gòu)，而且該架構(gòu)的生態(tài)建設(shè)正處于起步階段，這對于中國芯片廠商來說可謂是天賜良機(jī)。此前，中國芯片自主可控?zé)o非兩條路：一條是打破現(xiàn)有生態(tài)，建立全新的生態(tài)；另一條是中國依舊跟在美國等發(fā)達(dá)國家后面，但這兩個方案均不是中國芯片自主可控的最優(yōu)選擇。
RISC-V的誕生可以讓更多中國企業(yè)加入其中，在規(guī)則尚未建立之前，圈地跑馬、申請專利，成為未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的規(guī)則制定者。
同時，RISC-V簡單和靈活的特性在萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代得以凸顯，物聯(lián)網(wǎng)有望成為未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最重要增長動力。
從終端應(yīng)用來看，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量高速增長。截止 2019 年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量達(dá)到 110 億個，其中，消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量達(dá)到 60 億，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量達(dá)到50億。隨著終端模塊增長，半導(dǎo)體需求也將逐步增加。
從消費(fèi)端到產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建，中國與其他國家均處于同一起跑線。修煉內(nèi)功，將芯片行業(yè)命脈-專利牢牢掌握在自己手中，那么，中國芯片的自主可控便指日可待。
今天是《半導(dǎo)體行業(yè)觀察》為您分享的第2202期內(nèi)容，歡迎關(guān)注。
