SOC虚拟元件——SIP的产生、发展与交易 刘 丽1，韩 琦2 （1.上海大学材料学院，上海，200072；2.大连光电子
发布时间:2007/9/4 0:00:00 访问次数:941
摘要：半导体产业进入深亚微米时代，系统单芯片SOC逐渐成为半导体产业发展的趋势，作为SOC的核心组成SIP应运而生，SIP产业将成影响SOC的重要因素，以SIP复用技术为基础的SOC，将对现有的IC设计和制程技术产生重大影响，而SIP的评估、定价和交易，将涉及法律、专利、技术和财务等诸多方面。
关键词：系统单芯片；硅知识产权；交易
1 引言
从整个半导体产业发展来看，垂直分工和水平整合是整个半导体产业发展最明显的标志。从60年代开始，半导体产业共经历了三次变革。第一次变革是Microprocessor与Memory的诞生；其中产业的演变是由系统公司独揽系统与IC设计的垂直整合时代，转变成系统公司与IC公司的分业体制。第二次变革是ASIC与ASSP的出现，而其中产业主要的特征为Gate Array与Standard Cell设计技术的成熟与IC设计公司的出现。具体表现为晶圆专业代工厂商的出现和Fabless Design Houses的出现。而最近一次变革则是SIP的出现，
由于半导体制程飞速发展，系统单芯片（SOC）已成为半导体产业发展的潮流，特征就是大量的Fabless IC设计公司在进行SOC设计时，大量重复使用经过验证的SIP。半导体产业在IC设计阶段进一步细分，出现了专门提供SIP的Chipless公司，即专业的SIP提供者。
半导体产业经过三次变革，进入完全专业分工的时代，SIP提供者、IC设计业者、晶圆专业代工、封装、测试等厂商在半导体整个产业分工越来 越细，各司其职。
以上三次变革的重要原因都是为了解决系统设计或IC设计上的问题，所以在技术上有了解决对策后，继而在半导体产业分工过程中相对地产生了结构性的改变。
2 SIP的产生
半导体制程技术日益精进，在单一芯片上所能容纳的晶体管数目，每三年即跃升为原来的4倍。这种制程技术的快速进展，使单一芯片所能集积的功能也快速增加，在单一片芯片上晶体管的集积度已达千万以上，最后能将整个电子系统的所有电子应用线路与功能，完全集积于单一芯片上，即SOC。SOC的出现是CMOS制程技术快速进展的必然结果。随着晶体管集积度的快速增加，芯片的设计益趋复杂，在一定时机内要完成芯片设计，不论对人脑或设计自动化软件，都极为困难。每一阶段制程技术所能提供的最大晶体管数与已使用晶体管数的比较，显示设计能力落后制程能力很多。因此开始出现将一些功能块模块化，于需要时可取出重复使用，以提升设计能力和缩短时程，这就是SIP的观念。
为了适应设计生产力的挑战，SOC设计概念不得不做大幅改变，于是SIP不只在公司内部重复使用，还可以当成商品进行交换和交易，Third Party SIP Provider于是应运而生，成为从半导体IC设计业中独立出来的一个新兴产业链，Third Party SIP Provider是专业提供SIP的公司，与Fabless的设计公司相类似，提供SIP的公司通常称之为 Chipless，Fabless的最终产品是经过验证的SIP。这类的最终产品不是CHIP，而是可以重复使用的SIP，这是半导体产业的另一次重大变革。
美国SIA预计半导体制程的技术能力(transisitor density CAGR)每年按58%的速度增长，在很长的一段时间内，摩尔定律仍然在起作用，然而设计技术能力（design productivity CVGR）按21%成长，特别是半导体制程进入深亚微米时代，SOC将成为半导体发展的主流，而现有的设计方法已满足不了SOC的发展，于是SIP应运而生。
硅知识产权（silicon intellectual property，简称为SIP），目前已广泛被业界所接受，是一种事先定义、经验证、可以重复使用的功能组块。IC设计公司可以运用功能组件数据库中的不同功能的SIP，做适当组合而成为一颗SOC。使用SIP可以加快IC设计的速度，作为SOC的重要组件的SIP，使用率大增，SIP产业成长潜力雄厚。
3 SIP的分类
由于SIP产品众多，在集成电路设计过程中所需的逻辑、内存、模拟线路或测试等功能，都可以形成一完整的功能模块来使用或销售。依照SIP在整个SOC设计流程中的对应位置分类，可以分为Soft SIP,Firm SIP,Hard SIP等种类，本文按SIP差异化程度做区分，SIP主要可分为Foundation SIP，Standard-based SIP，Unique SIP 等三类。
3.1 Foundation SIP
Foundation SIP是与制程相关的功能区块，主要包括Standard Cells，Gate Array Macros…等，以及与现有芯片功能相同的兼容区块，如UART，FDC 等。这些以Standard Cell为主的SIP是最早被重复使用的功能方块。这些SIP多由ASIC和FPGA公司提供，且与制程密切相关，有时制造厂会免费、或以极低的价格提供这类Foundation IP，藉以获得制造方面的订单，并提高客户转换晶圆生产的障碍。
3.2 Standard-based SIP
Standard-based SIP指的是依据工业标准做成的SIP，这类型的SIP每隔一段时间就会随着当时的产业发展而出现抢手货，例如IE
摘要：半导体产业进入深亚微米时代，系统单芯片SOC逐渐成为半导体产业发展的趋势，作为SOC的核心组成SIP应运而生，SIP产业将成影响SOC的重要因素，以SIP复用技术为基础的SOC，将对现有的IC设计和制程技术产生重大影响，而SIP的评估、定价和交易，将涉及法律、专利、技术和财务等诸多方面。
关键词：系统单芯片；硅知识产权；交易
1 引言
从整个半导体产业发展来看，垂直分工和水平整合是整个半导体产业发展最明显的标志。从60年代开始，半导体产业共经历了三次变革。第一次变革是Microprocessor与Memory的诞生；其中产业的演变是由系统公司独揽系统与IC设计的垂直整合时代，转变成系统公司与IC公司的分业体制。第二次变革是ASIC与ASSP的出现，而其中产业主要的特征为Gate Array与Standard Cell设计技术的成熟与IC设计公司的出现。具体表现为晶圆专业代工厂商的出现和Fabless Design Houses的出现。而最近一次变革则是SIP的出现，
由于半导体制程飞速发展，系统单芯片（SOC）已成为半导体产业发展的潮流，特征就是大量的Fabless IC设计公司在进行SOC设计时，大量重复使用经过验证的SIP。半导体产业在IC设计阶段进一步细分，出现了专门提供SIP的Chipless公司，即专业的SIP提供者。
半导体产业经过三次变革，进入完全专业分工的时代，SIP提供者、IC设计业者、晶圆专业代工、封装、测试等厂商在半导体整个产业分工越来 越细，各司其职。
以上三次变革的重要原因都是为了解决系统设计或IC设计上的问题，所以在技术上有了解决对策后，继而在半导体产业分工过程中相对地产生了结构性的改变。
2 SIP的产生
半导体制程技术日益精进，在单一芯片上所能容纳的晶体管数目，每三年即跃升为原来的4倍。这种制程技术的快速进展，使单一芯片所能集积的功能也快速增加，在单一片芯片上晶体管的集积度已达千万以上，最后能将整个电子系统的所有电子应用线路与功能，完全集积于单一芯片上，即SOC。SOC的出现是CMOS制程技术快速进展的必然结果。随着晶体管集积度的快速增加，芯片的设计益趋复杂，在一定时机内要完成芯片设计，不论对人脑或设计自动化软件，都极为困难。每一阶段制程技术所能提供的最大晶体管数与已使用晶体管数的比较，显示设计能力落后制程能力很多。因此开始出现将一些功能块模块化，于需要时可取出重复使用，以提升设计能力和缩短时程，这就是SIP的观念。
为了适应设计生产力的挑战，SOC设计概念不得不做大幅改变，于是SIP不只在公司内部重复使用，还可以当成商品进行交换和交易，Third Party SIP Provider于是应运而生，成为从半导体IC设计业中独立出来的一个新兴产业链，Third Party SIP Provider是专业提供SIP的公司，与Fabless的设计公司相类似，提供SIP的公司通常称之为 Chipless，Fabless的最终产品是经过验证的SIP。这类的最终产品不是CHIP，而是可以重复使用的SIP，这是半导体产业的另一次重大变革。
美国SIA预计半导体制程的技术能力(transisitor density CAGR)每年按58%的速度增长，在很长的一段时间内，摩尔定律仍然在起作用，然而设计技术能力（design productivity CVGR）按21%成长，特别是半导体制程进入深亚微米时代，SOC将成为半导体发展的主流，而现有的设计方法已满足不了SOC的发展，于是SIP应运而生。
硅知识产权（silicon intellectual property，简称为SIP），目前已广泛被业界所接受，是一种事先定义、经验证、可以重复使用的功能组块。IC设计公司可以运用功能组件数据库中的不同功能的SIP，做适当组合而成为一颗SOC。使用SIP可以加快IC设计的速度，作为SOC的重要组件的SIP，使用率大增，SIP产业成长潜力雄厚。
3 SIP的分类
由于SIP产品众多，在集成电路设计过程中所需的逻辑、内存、模拟线路或测试等功能，都可以形成一完整的功能模块来使用或销售。依照SIP在整个SOC设计流程中的对应位置分类，可以分为Soft SIP,Firm SIP,Hard SIP等种类，本文按SIP差异化程度做区分，SIP主要可分为Foundation SIP，Standard-based SIP，Unique SIP 等三类。
3.1 Foundation SIP
Foundation SIP是与制程相关的功能区块，主要包括Standard Cells，Gate Array Macros…等，以及与现有芯片功能相同的兼容区块，如UART，FDC 等。这些以Standard Cell为主的SIP是最早被重复使用的功能方块。这些SIP多由ASIC和FPGA公司提供，且与制程密切相关，有时制造厂会免费、或以极低的价格提供这类Foundation IP，藉以获得制造方面的订单，并提高客户转换晶圆生产的障碍。
3.2 Standard-based SIP
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