ARM宮斗大戲背後的晶片產業 三大巨頭制霸食物鏈頂端

自2016年被軟銀收購後，Arm公司的名氣可謂是蒸蒸日上，一舉一動都吸引著整個晶片行業的眼球。今天，我們並不想討論Arm這場宮斗大戲的是是非非，而是來看看Arm公司背後的大產業——IP核。

IP（Intellectual Property）核是晶片設計環節中逐步分離出來的、經過驗證的、可重複使用的設計模組，其作用就是在晶片設計環節中降低冗餘設計成本，降低錯誤發生的風險，提高晶片設計效率。IP 核本身是產業鏈不斷專業化的產物，是晶片設計智慧財產權的重要體現，也是半導體產業鏈下一步升級的重要方向。產業每一輪專業化升級都有其內在的供需原因，且往往是追求規模成本效應的結果，IP 核行業的產生和發展也是如此。

當前全球核心 IP 主要由 ARM、Synopsys、Cadence 提供，合計佔比近 65%，以 ARM Cortex、Synopsys ARC、Cadence Tensilica 為首的 IP 核生態覆蓋全球晶片設計行業。一方面ARM 份額遠超其餘玩家，另一方面後進競爭玩家也在奮力追趕。未來，IP 核的技術、生態、平臺化建設將是企業護城河的核心構成。

作者： 莫文宇

一、 半導體智慧財產權的集中體現——IP 核

IP 核，是具有智慧財產權核的積體電路芯核的總稱，是經過反覆驗證過的、具有特定功能的、可以重複使用的、包含特定核心元素的（指令集、功能描述、程式碼等）積體電路設計巨集模組（邏輯或功能單元），如 AHB、 APB、 乙太網、SPI、USB、UART 核心等，主要應用於專用積體電路（ASIC）或者可編輯邏輯器件（FPGA）。採用 IP 授權方式設計和開發晶片有如下優點：

1、 經過驗證的優質 IP 模組，具有高效能、功耗低、可複用、可規模化、成本適中的特點，可作為獨立設計成果被交換、轉讓和銷售；

2、 使用 IP 模組可以讓晶片設計廠商基於“模組”開發，避免了重複勞動，有利於晶片設計廠商將精力聚焦到提升核心競爭力的研發中。

3、 在智慧終端創新升級加速的階段，快速的晶片設計並推出產品是搶佔市場的重要手段，IP 核心讓研發團隊僅須整合預先製作的功能區塊，不須進行任何設計或檢驗作業，即能迅速開發大型的系統單晶片設計。

▲IP 核的特徵與優勢

目前，IP 核已經變成系統設計的基本單元，如 Intel 的 CPU 技術、Nvidia 的 GPU 技術、TI 的 DSP 技術、Motorola 的嵌入式 MCU 技術、Trident 的 Graphics 技術等。

▲以 ARM 的 IP 應用設計為例，晶片可視作多個 IP 模組搭建而成的

IP 核模組有行為（Behavior）、結構（Structure）和物理（Physical）三級不同程度的設計，對應描述功能行為的不同分為三類，即軟核（Soft IP Core）、完成結構描述的固核（Firm IP Core）和基於物理描述並經過工藝驗證的硬核（Hard IP Core） 。

▲軟/固/硬核的內容區別

▲ 軟/固/硬核的範例示意圖

軟核：軟核是 IP 核應用最廣泛的形式。IP 軟核是獨立於製造工藝的暫存器傳輸級（RTL）程式碼，經過行為級（behavioral）的功能驗證（functional verification）和優化，一般指的是用語言描述的功能塊，包括邏輯描述、網表和幫助文件等，並不涉及具體電路元件以及任何的具體的物理資訊。

硬核：IP 硬核是通過系統設計驗證、物理版圖設計驗證和工藝製造獲得的半成品或者產品。其優點是確保電路效能達到設計目標，提交形式是晶片製造掩模版結構的全部版圖和詳細系統的全套工藝相關檔案。由於與成套工藝的繫結 ，硬核沒有應用靈活度。工藝升級後相應的硬核需要重新驗證、重新進行物理設計。

固核：在軟核與硬核之間的是 IP 固核是軟核和硬核的一個折中，它只對描述功能中一些比較關鍵的路徑進行預先的佈局佈線，而其他部分仍然可以任由編譯器進行相關優化處理。固核通常以邏輯閘級網表（gate-level netlist）的形式提交。由於固核多由設計客戶完成最終佈線設計，因此核的埠位置、核的形狀和大小都可以調整，比硬核更具有靈活度。目前，固核也是 IP 核的主流形式之一。

▲軟固硬核的區別

IP 產業的發展主要分為兩個階段，一個是 20 世紀 80 年代中後期至 2010 年前後，PC興盛、移動終端逐步發展，這個時候 IP 核已逐步開始從晶片設計環節中單獨出來，最典型的就是 ARM 公司的發展；另一個階段則是 2010 年開始的、以智慧終端為驅動力的高速發展階段，此時 Synopsys、Cadence 的 IP 業務也進入了高速發展期。縱觀 IP產業發展，我們從市場需求和供給兩個角度研判，未來 IP 行業將在 5G+物聯網對晶片用量和品類需求的持續增長+IP 供應商研發實力持續增強的驅動下，迎來第三次騰飛。

從需求的角度來看， 一方面是半導體市場整體容量擴大，大量的晶片設計需求推動了 IP 的誕生。在上個世紀 80 年代中後期以歐美為主的半導體市場在個人 PC 的引領下進入快速發展期，大量的市場需求推動了半導體產業鏈的專業化分工，Fabless、設計服務公司、晶圓代工、封裝測測各司其職的模式逐步得到確立。在這個過程中，ARM 公司利用其在 RISC指令集的優勢與 Intel 錯位競爭，並在蘋果的支援下改變其產品策略，不再生產晶片，轉而以授權的方式開啟了 IP 商業模式，通過收取一次性授權費用和版稅提成獲取利潤， 同時降低了直接生產產品所需要承擔的生產風險。隨後，在個人 PC、移動終端的快速發展下，以 ARM 為代表的 IP 行業也在不斷髮展。

▲全球半導體市場（單位：億美元）

▲ ARM 經營的三個階段（單位：百萬美金）

未來，繼個人 PC、智慧手機後半導體產業將在物聯網、雲端計算、人工智慧和大資料等新應用的興起下逐步進入下一個發展機遇期。根據 IBS 報告，這些應用驅動著半導體市場將在 2030 年達到 10,527.20 億美元，2019~2030 年均複合增長率為 9.17％，市場容量不斷擴大，晶片的品類、數量和更迭速度要求持續提升，IP 行業將得到進一步的發展。據 ICInsight，預計 2020 年全球晶片出貨量將達 10,363 億顆，同比增長達 7.13%。

▲全球半導體市場（單位：億美元）

▲ 晶片出貨量（單位：十億片）

另一方面是隨著摩爾定律的演繹，製程和工藝持續改進，高效能晶片設計難度不斷在加大。當前隨著摩爾定律的不斷深入下探，20nm 以及小於 20nm 先進節點的高效能 IC 設計與 16nm/14nm FinFET、3D IC 相關的先進技術涉及到從系統設計驗證、晶片實現到三維封裝設計已經非常複雜，高整合度與 IC 測試/驗證難度不斷加大。

單顆晶片可容納電晶體數量增加。隨著先進工藝節點不斷演進，晶片的線寬不斷縮小，單顆晶片上可容納的電晶體數量也快速增加，單位面積效能得以相應提升。根據 IBS 報告，以 80mm²面積的晶片裸片為例，在 16nm 工藝節點下，單裸片可容納的電晶體數量為 21.12 億個；在 7nm 工藝節點下，電晶體數量為 69.68 億個。

採用先進工藝節點的晶片設計成本逐漸提高。先進工藝節點使用電晶體數量持續增長，使設計的複雜度不斷增加，從而提高了設計成本。根據 IBS 報告，以先進工藝節點處於主流應用時期的設計成本為例，工藝節點為 28nm 時，單顆晶片設計成本約為 0.41 億美元，而工藝節點為 7nm 時，設計成本則快速升至約 2.22 億美元。即使工藝節點達到成熟應用時期，設計成本大幅度下降的前提下，相較同一應用時期的上一代先進工藝節點，仍存在顯著提升。

▲晶片設計成本（單位：百萬美元）

高成本、高風險的設計投入使晶片設計公司在研發先進工藝節點的晶片產品時，需要有大規模的產銷量支撐來平攤設計成本，為降低設計風險和成本，晶片設計公司越來越多地尋求使用經過驗證的半導體 IP。未來，積體電路設計產業中基於平臺的設計，即以應用為導向，預先整合各種相關 IP，從而形成可伸縮和擴充套件的功能性平臺，是一種可升級的 IP 複用性解決方案，可以快速實現產品升級迭代，同時降低設計風險與設計成本。隨著個人計算機產業向手機產業邁進，終端產品更加複雜多樣，晶片設計難度快速提升，研發資源和成本持續增加，促使全球半導體產業分工繼續細化，晶片設計產業進一步拆分出半導體 IP 產業，而晶片設計服務產業的服務範圍也將進一步擴大。

▲IP 核行業的發展符合半導體產業發展的趨勢

從共給視角下看， 半導體產業鏈進一步精細化，傳統 IDM 或 Fabless 公司在多年的晶片設計中確立了設計重用以降低重複設計、冗餘研發的原則，而其中一些成功的晶片設計成果的可重用部分經多次驗證和完善就形成了 IP 核。隨著運用 IP 核進行設計的晶片越來越多，ARM公司獨闢蹊徑開創了 IP 核授權的商業模式。ARM 的 IP 核授權商業模式是基本授權費(LicenseFee)和基於版稅(Royalty)模式的結合。設計公司首先通過支付 IP 技術授權費來獲得在設計中整合該 IP 並在晶片設計完成後銷售含有該 IP 的晶片的權利，而一旦晶片設計完成並銷售後，設計公司還需根據晶片銷售平均價格(ASP)按一定比例(通常在1%~3%之間)支付版稅給 ARM。

▲ARM 的商業模式

▲ARM 的主要收費標準

ARM 的授權模式主要為：

使用層級授權：作為最低的授權等級，擁有使用授權的使用者只能購買已經封裝好的 ARM 處理器核心，不可更改原有設計。而如果想要實現更多功能和特性，則只能通過增加封裝之外的 DSP 核心的形式來實現。由於擔心對智慧財產權保護不力，ARM 對很多中國背景的企業均採取這一級別的授權。

核心層級授權（POP，Processor Optimization Pack）：指可以以一個核心為基礎然後再加上自己的外設，比如 USART、GPIO、SPI、ADC 等，形成新的 MCU，代表廠商包括三星、德州儀器(TI)、博通、飛思卡爾、富士通以及 Calxeda 等。

架構/指令集層級授權：可以對 ARM 架構進行大幅度改造，甚至可以對 ARM 指令集進行擴充套件或縮減，代表廠商主要是蘋果（2013 年開始使用基於 ARM 架構自研的 Cyclone 架構，後續開發出 Swift、Typhoon、Twister 等架構）、高通（基於 ARM架構自研 Scorpion、Krait、Kryo 等架構）、Marvell 以及華為（ARMV8，自研達芬奇架構）。

▲ARM 各級授權級別

此外，根據不同用途還可分為：

單用途授權：在某一個特定領域使用 ARM 技術。如 Cortex-A 系列的單用途授權費前期約為 100 萬美元，每顆晶片版稅約 2％。這種授權非常適合創業公司，或者目標明確的特定設計專案。

多用途授權：適合大型企業，可用於多種產品。授權費相對較高，但在一定時間內，授權技術可以儘可能地設計更多晶片、隨需求用在任何產品中，但是期限過後則需續費方可繼續使用。

終身多用途授權：多用途授權中的終身使用版本，但由於技術更新換代較快，一般而言使用期約為 10~20 年。

訂購授權：大企業可以據此購買 ARM 一整套產品的技術，同時時間較長，內部研發風險和成本相對較低，但門檻較高，往往需要數千萬美元。

此外還有學術授權、設計入門等特殊授權，價格較低但不可用於銷售。

ARM 的各類授權層級為不同需求的客戶提供了針對性的可定製化的 IP 授權服務，通過已驗證的 IP 核和架構大大縮減了晶片設計公司的晶片設計難度、驗證時間、設計成本，不僅為大型公司提供設計便利，也為許多缺乏深厚技術基礎的初創公司降低了晶片設計門檻，大大促進了全球晶片設計產業尤其是 IP 產業的發展。除了類似 ARM 這樣的專業的 IP 供應商外，IP 核還可來自 EDA、Foundry 和晶片設計服務公司，他們以提供 IP核來提升使用者的黏性，IP 收入佔比一般較小。

另外， 供需共振開啟 IP 行業快速上行通道 。首先， IP 應用數量持續增加。隨著超大規模積體電路設計、製造技術的發展，積體電路設計步入 SoC 時代，設計變得日益複雜。當前國際上絕大部分 SoC 都是基於多種不同 IP 組合進行設計的，同時，隨著先進製程的演進，線寬的縮小使得晶片中電晶體數量大幅提升，使得單顆晶片中可整合的 IP 數量也大幅增加。根據 IBS 報告，以 28nm 工藝節點為例，單顆晶片中已可整合的 IP 數量為 87 個。當工藝節點演進至 7nm 時，可整合的IP 數量達到 178 個。單顆晶片可整合 IP 數量增多為更多 IP 在 SoC 中實現可複用提供新的空間，從而推動半導體 IP 市場進一步發展。

▲數字、數模混合 IP 數量（單位：個）

非 CPU 的多種 IP 不斷髮展。隨著全球產業發展，處理器 IP 仍將佔據最大市場份額，但隨著各種介面、GPU、數模、儲存 IP 技術的不斷成熟，未來非 CPU 的多種 IP 份額將會持續提升，如新一代高速介面 IP：PCIe（PCI express）4.0（2017；5.0，2019）、USB 3.2（2017）、DDR/LPDDR 5（2017）、HBM 2（高頻寬儲存器 high bandwidthmemory，HBM；V2/V3，2016）、SATA rev3、HDMI 2.1、MIPI DSI/DPI、Bluetooth 5（2016）和 Ethernet（400 Gbps，2018）等介面標準的新版本 IP 正在不斷湧現。

▲全球 IP 應用結構

▲2018 年 IP 核品類結構

AI 演算法推動 IP 核研發加速，進一步提升 IP 核在晶片設計中的使用佔比。人工智慧（AI）技術的發展帶來了計算模型的變革，一方面使得各大 IP 供應商紛紛推出為 AI 定製或與 AI 結合的 IP，如 Synopsys 公司於日前推出了高效能嵌入式視覺處理器 IP——DesignWare EV 系列；另一方面人工智慧演算法也被用在 IP 相關的 EDA 工具當中，如華大九天推出的Empyrean Mcfly 就是用人工智慧演算法實現 IP 驗證加速。

二、 從行業主要玩家探尋IP核未來發展趨勢

IP 核行業格局的總體格局是高度集中，後進追趕 。 整體市場保持成長，產品需求增長較快，同時由於 IP 核技術壁壘較高，進入難度大，主要玩家為 ARM、Synopsys、Cadence，同時後進新發競爭者較多；同時，競爭者提供不大相同的產品或服務，使用者轉換成本較高。

全球 IP 核龍頭企業 ARM 從 2007 年 33%的市場佔有率增加到 2017 年的 46.2%，但2018~2019 份額分別為 43.02%、40.8%，表明 IP 行業一方面具有高度集中的特徵，另一方面集中度在後來者的逐步跟進下呈現下降的趨勢。

▲全球 IP 核市場格局

▲ 全球 IP 集中度呈現下降趨勢

▲全球 IP 核行業競爭格局（百萬美元）

從授權和版權收費來看，Synopsys 收費模式主要為授權，ARM 則在版權收費上一騎絕塵，同時授權收費亦處於第一梯隊。ARM 的授權+版稅模式是支撐其保持全球龍頭地位的重要支柱。

▲全球 IP 授權市場格局

▲ 全球 IP 版權收費格局

1、 ARM：全球 IP 絕對龍頭，生態化深築護城河

ARM 是全球最大的晶片架構（IP）供應商，成立於 1978 年，1990 年代向 RISC 指令集發展，隨後迅速成長為全球低功耗、高效能晶片架構龍頭，市佔率長期高於 40%。ARM 目前全球晶片客戶超過 500 家，生態合作伙伴遍佈全球半導體產業鏈，已形成以Arm 為核心的全球最大的技術生態體系。

ARM 的處理器架構具有效能高、成本優和能耗低的優勢，從 21 世紀開始在手機、平板電腦、嵌入控制、多媒體數字等處理器領域迅速獲得主導地位。1991 年至 2017 年全球已出貨超 1,000 億顆使用 ARMIP 核的晶片，而 ARM 預計下一個千億出貨量將在 2021年實現。截至 2020 年，全球已出貨超 1,600 億顆使用 ARMIP 核的晶片。在中國市場上，目前 ARM 的中國合作伙伴超過 200 家，國產 SoC 中有 95%是基於 Arm 處理器技術，使用 Arm 處理器技術的中國客戶的出貨量超過 160 億。

▲ARM 預計 2021 年實現公司第二個千億出貨量計劃

ARM 處理器市場覆蓋率最高、發展趨勢廣闊，基於 ARM 技術的 32 位微處理器，市場的佔有率目前已達到 80%。我國的中興積體電路、大唐電訊、華為海思，以及國外的一些公司如德州儀器、意法半導體、Philips、Intel、Samsung 等都推出了自己設計的基於 ARM 核的處理器。ARM 在多個領域具備優勢地位：

▲ARM 架構晶片應用領域

▲ARM 主要產品

▲ ARM 應用領域

隨著 2010 年以來智慧手機在全球市場的高速發展，低成本、高效能、低功耗的 ARM架構受到各大廠商的歡迎，自 2011 年直到 2016 年底被 Softbank 收購前，ARM 營收實現了年複合增長 17.28%（未計算 2016 年中資料），在 2015 年達到 14.34 億美元；淨利潤實現年複合增長 30.39%，達 5.03 億美元，淨利率超 30%。

▲ARM 的營收及利潤增速（單位：億美金）

IP 核授權業務是 ARM 最主要的營收來源，佔比在 2012H~2016H 持續提升，從 94.78%不斷增長到 96.45%，顯示 IP 核授權業務在 ARM 自身技術和生態優勢下盈利能力不斷增長。在 IP 核授權類收入中，版權費和授權費收入分別約佔總收入的 50%/40%，隨著全球晶片出貨量的快速增長+ARM 商業策略的調整（Arm Flexible Access for Startups，初創企業可實現 0 費用開發 ARM 晶片），版權費收入佔比呈現逐步提高的趨勢。

▲ARM 業務結構

▲ARM 的 IP 授權類業務收入佔比超 90%

ARM 核心業務為 IP 架構研發和銷售，不從事晶片實際的生產與製造，因此毛利率較高，2011~2016H 年間毛利率維持超 90%；淨利率同樣維持較高水平，截至 2016H 淨利率達 33.36%；ROE 基本維持在 10%~20%之間。研發投入上 ARM 的研發支出/營業收入佔比約為 30%。

▲ARM 的毛利率長期高於 90%，淨利率也在逐步提升至超 30%

▲ ARM 的研發費用比例約為 30%

“技術+生態”打造強大護城河。技術以外，ARM 的優勢在於其打造了基於 ARMIP 核的全球技術生態，從晶片設計、製造到銷售提供了各類支援，以創新實力+深度合作打造客戶的黏性，形成了 ARM 獨步全球的“技術+生態”護城河。通過 ARM 在驗證、IP授權、架構、軟體支援、物理設計、晶片原型開發等環節上的服務支援，晶片設計公司可大幅降低晶片設計成本，以中等複雜程度的 28nmSoC 晶片為例，通過 ARM 生態設計的晶片設計成本約為 2,000 萬美元，大幅低於在無生態支援下的約 4,200 萬美元。龐大的 IP 核生態圈疊加未來物聯網趨勢中將進一步擴大的晶片用量，ARM 的增長潛力將得到進一步的釋放。

▲ARM 打造了 IP 核生態系統

▲ 晶片設計環節中的成本構成

2、 Synopsys：EDA 龍頭加速併購，IP 業務地位持續提升

Synopsys 成立於1986 年，總部位於美國矽谷，是全球排名第一的電子設計自動化(EDA)解決方案提供商，全球排名第二的晶片 IP 核供應商，同時還提供用於驗證包含晶片的電子系統和在其上執行的軟體和硬體，另外還是全球領先的軟體安全供應商。Synopsys的 2019 年營業額逾 33 億美元，擁有 3,200 多項已批准專利。Synopsys 目前擁有 14,000多名員工，分佈在全球 116 個分支機構。

與 ARM 專注於 IP 核架構不同，Synopsys 主體業務為 EDA，IP 和系統整合業務約佔營收的 30%，近年來 IP 核業務佔比穩定提升。

▲SynopsysIP 業務佔比近年來持續提升

▲Synopsys 圍繞 EDA 構建晶片設計綜合服務能力

▲ SynopsysIP 品類覆蓋面廣

Synopsys 的 DesignWare IP 系列包括邏輯庫、嵌入式儲存器、嵌入式測試單元、模擬IP、介面 IP、安全 IP 和嵌入式處理器等產品，整體覆蓋面較廣。Synopsys 的IPAccelerated 通過 IP 原型開發套件和定製的 IP 子系統擴充套件其廣泛建立的、經過矽驗證的 DesignWare IP 產品組合，從而可以幫助晶片設計公司加速原型開發、軟體開發以及 IP 與 SoC 的整合。Synopsys 的 Verification IP 產品組合（屬於 Verification Continuum平臺）也屬於 IP 產品類別。

▲Synopsys 的主要 IP 類別

隨著 2010 年以來智慧手機滲透率持續提升，可穿戴裝置、IoT 等領域不斷髮展，全球晶片出貨量穩定增加，對 IP 核的需求也不斷提升。自 2010 年以來 SynopsysIP 核及系統整合的營收佔比持續提升，從 2010 Q3 的 12.91%提升至 2019 Q4 的 31.86%。

▲Synopsys 自 2010 年來 IP 業務佔比持續提升，已成為 EDA 軟體以外的重要業務支柱

伴隨著 IP 業務佔比提升的是持續的營收增長。Synopsys2010~2019 年營收復合增速達10.39%，其中 IP 業務營收復合增速高達 20.32%，遠高於 EDA 業務的 8.29%；總體淨利潤也實現了 9.40%的複合增長。

▲Synopsys 營收持續提升（單位：億美金）

▲Synopsys 淨利潤在 2018、2019 大幅提升（單位：億美金）

EDA 與 IP 核業務均不涉及晶片的實際生產製造，整體毛利率較高，2006 年以來毛利率長期高於 75%；由於研發投入長期維持在 30%左右，同時每年預計為併購技術公司預留 20%左右收入，Synopsys 淨利率長期維持在 10%上下。截至 2020H，Synopsys 的毛利率、淨利率、ROE 分別為 77.76%、12.62%、5.12%。

▲Synopsys 毛利率長期高於 75%

▲Synopsys 研發費用比例約為 30%

與 ARM 不同，SynopsysIP 授權業務發展相對較晚，早期主要是作為其 EDA 軟體的配套服務，近年來隨著晶片用量和品類的不斷擴大，IP 授權業務營收增長持續提速，公司也在不斷加大對 IP 業務的投入，2014 年以來進行了多宗 IP 企業併購，覆蓋 ASIP、IoT、儲存器到 SerDes 等多個領域。Synopsys 的 IP 業務發展方式主要是自研+併購。

▲Synopsys2014 年以來併購案

3、 Cadence：全球前三 IP 供應商，平臺化打造競爭力

Cadence 是專門從事 EDA 軟體服務的公司，是全球最大的 EDA、程式方案服務和設計服務供應商之一，也是全球第三的 IP 核供應商。公司產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計，功能驗證，IC 綜合及佈局佈線，模擬、混合訊號及射頻 IC 設計，全定製積體電路設計，IC 物理驗證，PCB 設計和硬體模擬建模等。

Cadence IP 產品組合包括經過矽驗證的 Tensilica IP 核心，模擬 PHY 介面，基於標準的 IP 核心，驗證 IP 和其他解決方案，以及針對當前和新興行業標準的定製服務。IP 核產品覆蓋 DDR/LPDDR、OSPI、SD/SDIO、NAND/ONFIToggle、SerDes、PCIe、CCIX等。

▲Cadence 除 Tensilica 以外的主要 IP 核能力

Cadence 的 IP 產品佔比較低但整體增速較高，2012 營收佔比約為 7%，2019 提升到13%，7 年間營收復合增長率達 18.45%，遠高於整體營收的 8.42%，從 2012 年不到 1億美元收入增長至 3.04 億美元（2019 FY） 。

▲Cadence 多種業務並行，平臺型服務打造較強競爭力

Cadence 自 2009 年以來營收長期實現較為穩定的增長，2009~2019 年複合增長率為8.42%，2020H 全球疫情下游終端需求疲軟的影響下亦保持了 7.15%的同比增長率。

▲Cadence 近十年維持穩健增長（單位：億美金）

與 ARM、Synopsys 類似，Cadence 毛利率較高，2006 年以來長期維持在 80%~90%之間，淨利率波動較大，2019 年實現淨利率 42.33%，ROE 實現 58.32%。研發支出佔營收比重則較前兩家大，2016 年以來均約為 40%。

▲Cadence 2013 年以來 ROE 逐漸走高，2019 年達 58.32%

▲ Cadence 研發支出約為 30%（單位：億美金）

三、 國產替代浪潮

總結前文，IP核行業有以下三大特點：

1、高度集中，Synopsys、Cadence 等老牌 EDA 廠商在積極擴張 IP 核業務，新興玩家也在持續加入；

2、不涉及實際製造環節，毛利率較高，研發費用+併購費用高；

3、競爭核心力：

對於一家IP核公司，其核心競爭力體現在以下三個方面：

IP 種類豐富度。需要技術自研能力，也需要以併購方式更快地獲取技術，打造自身的技術護城河；

對製程和工藝的持續探索。隨著摩爾定律演進，FinFET、FD-SOI 等新技術持續發展，SoC、Chiplet 技術也在不斷完善，對於 IP 行業來說對先進技術的不斷探索將會是競爭的重要環節。

生態+平臺化建設。由於 IP 模組和晶片設計企業客戶的研發體系是深度耦合的，IC 設計企業的技術積累，全都基於所採用的 IP，因此遷移成本較高。建立上下游生態網路可增強客戶粘性，打造護城河；同時擴充多種客戶群體也可增強經營韌性，尋求新的增長機遇。平臺化建設則是在豐富、可靠的 IP 核基礎上提供多樣化的協同服務，如軟體、IC 設計平臺、IC 定製等設計服務，一方面提高了對設計能力較弱的初創型公司、系統廠商的服務能力，另一方面可通過業務之間的協同性增強使用者粘性。

半導體國產化將為 IP 產業發展提供增長動能。目前我國絕大部分的晶片都建立在國外公司的 IP 授權或架構授權基礎上，一方面國外企業具有的優勢地位使得授權費用較高，增加了我國晶片設計企業的設計成本；另一方面半導體核心技術和智慧財產權如果受制於人對於我國的國產晶片的自主和安全而言是一個潛在的風險，因此推進 IP 和晶片底層架構國產化是市場的選擇也是國家戰略的需求 。

本土初創公司快速發展帶來 IP用量新市場。隨著中國晶片製造及相關產業的快速發展，本土產業鏈逐步完善，晶圓代工、封測等廠商實力日益提升，為我國初創型晶片設計公司提供了強大的下游支援，我國晶片設計公司數量快速增加。同時，由於初創晶片設計公司技術基礎相對薄弱，而快速變化的市場需求對晶片設計的效率和成本有了更高的要求，IP 核可大幅提高晶片設計效率的特性將吸引大量初創晶片設計公司。 ICCAD 公佈的資料顯示，自 2016 年以來，我國晶片設計公司數量大幅提升， 2015 年僅為 736家， 2019 年則增長至 1,780 家，年均複合增長率為 24.71%。

▲國內初創晶片設計企業數量（單位：家）

▲IP 核研發成本高昂，初創企業較難承擔研發耗費

系統廠商和網際網路公司晶片定製需求推動 IP 行業進一步發展。隨著市場競爭的加劇，終端電子產品如手機、相機及平板電腦等生產廠商開始面對功能多樣化挑戰及成本壓力，進而需要定製符合其特定應用環境下的高效能及低功耗的晶片，因此越來越多的系統廠商和網際網路公司加入了定製晶片的行業，以應對產業升級、競爭加劇及核心技術國產化的挑戰。例如華為、小米、蘋果等系統廠商都擁有了自己的晶片設計團隊或者希望依託積體電路設計服務企業幫助自己開發專用晶片，Facebook、谷歌、亞馬遜、阿里巴巴等網際網路公司紛紛著手開發與其業務相關的自有晶片，這種趨勢為積體電路設計產業中半導體 IP 和設計服務模式的發展擴充套件了市場空間。國內大部分 IP 公司為初創型企業，芯原股份具備全球競爭力。

智東西認為， IP核產業自誕生以來就不斷演進。最開始主要由各半導體公司內部的IP核部門來開發維護，伴隨設計複雜度上升與上市時間要求縮短，第三方商業IP核開始出現，他們在成本、效能與規模效應上優勢明顯，很多半導體公司開始採用第三方IP核，並逐漸減少在自研IP核上的投入，IP核產業日益興盛。經過多年發展，IP核已形成了幾家巨頭壟斷的格局。但是，由於物聯網、5G、人工智慧等新興技術的發展，半導體產品生態將會更加豐富，同時設計規模和設計難度也將進一步加大，使得客戶對於IP核的種類、功能和效能都提出了更多個性化的需求。這些需求對於國內的新玩家來說是一次難得的機會， 隨著中國晶片產業飛速發展，國內IP核行業相信也即將迎來其黃金髮展期。