IP 核心(Intellectual Property Core:矽智財)是可重複使用之已設計完成電路區塊的總稱。它以 RTL 或 GDSII 形式提供 CPU、GPU、DSP、記憶體控制器、介面(USB・PCIe・DDR)等特定功能的電路,由無晶圓廠企業整合進 SoC 設計中。安謀(Arm,CPU IP)、新思科技(I/O・記憶體 IP)、益華電腦(驗證 IP)主導全球市場,蘋果所有 iPhone 晶片都是以 ARM 架構 IP 為基礎設計。
IP 核心分為軟 IP、韌 IP、硬 IP 這3種。軟 IP 以 RTL 原始碼提供,最能彈性地整合進設計。韌 IP 以邏輯合成後的網表(netlist)形式提供。硬 IP 以針對特定製程最佳化的 GDSII 佈局提供,可發揮最高的效能與面積效率。先進節點用的 PHY(實體介面)IP 每1份授權可高達數十億日圓,是高價值資產。
RISC-V 的崛起正在改變 IP 核心市場。RISC-V 是開放原始碼的指令集架構(ISA),不需像 ARM 那樣支付授權費即可設計客製化 CPU 核心。SiFive、晶心科技(Andes Technology)、T-Head 是主要的 RISC-V IP 供應商,也被中國本土晶片設計廣泛採用。AI 推論加速器中內建大量 RISC-V 控制核心,RISC-V IP 的需求正以年增率 30% 以上成長。
在先進封裝時代,IP 核心必須支援 UCIe(通用小晶片互連標準)。小晶片設計會將 IP 分散配置於多顆晶粒上,因此晶粒間介面(Die-to-Die I/O)的 IP 已成為 CoWoS 或 Foveros 設計的重要元素。新思科技、益華電腦、Arteris 等提供小晶片用的晶片內網路(Network-on-Chip:NoC)IP,協助管理設計的複雜度。
IP 核心的商業模式以權利金收入為主,每取得一次設計採用(Design win),就會產生出貨晶片數×單價的權利金。安謀靠智慧型手機、PC、AI 伺服器用 CPU IP 的權利金,年營收超過 30億美元。IP 核心的品質、可靠度與支援先進 PDK 的速度左右是否被採用,因此與 EDA 的緊密合作,以及及早支援台積電先進製程,是 IP 供應商競爭力的核心。