比光刻机还重要的IP核是什么 _小知识

全文约3100字，耐心读完或将对芯片和半导体领域有更多认识；本文以科普为主，若有更深入和专业内容想探讨可以留言或私信。
如果说光刻机是工业皇冠上的明珠，那么IP核就是这颗明珠的魂。芯片只是我们看到的表象，一块芯片的诞生，用千锤百炼来说一点都不为过。我们先来看一下，芯片从无到有需要经历哪几个阶段。

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芯片设计和制造流程简单来说可以分四个阶段的，功能/性能定义（需求分析）、IC设计（集成电路设计）、IC制造（光刻机部分了）、封装测试。
芯片功能、性能的定义。在做设计芯片之前要先定位，这个芯片是用来干什么的，它要性能指标要达到什么样的要求。比如，厂家要出一个处理器芯片，最简单的一点就要先确定这是一个多少位的CPU，多少核的。比如咱们买电脑的时候，经常看到电脑搭载的是英特尔64位四核处理器。那么这个芯片在出厂之前，英特尔就定好了，它是64位的，里面有四个核心。
64位是采用64位处理技术的CPU，简单理解就是处理器一次运行64bit数据，这个数字越大说明单次可以运行的数据越多，处理速度越快。四核处理器就是基于单个半导体的一个处理器上拥有四个处理器核心。并且四个核心的处理能力和功能是一样，可以同时运行，所以业界将这样的处理器称为真四核。
然后还需要定义该芯片的其他的一些属性，比如I/O驱动能力、功耗、工作温度等等。

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IC设计，这个环节就真正要用到EDA软件和IP核了。如果这里翻车，也就没光刻机什么事了，这步骤包含的内容非常之多，比如系统设计、算法设计、行为级描述/优化、逻辑综合/优化、仿真、测试、制版数据生成等等。EDA和光刻机不少业界朋友都有所科普，而关于IP核这块的内容比较少，所以这里咱们的主角IP核就登场了。
这里的IP跟咱们常熟知的IP地址中的IP不一样。它的全称是Intellectual property，也就是知识产权。这些IP核心就是别人做好的模块，可以在设计中直接使用。哪些公司在做IP核呢？这段时间软银集团欲出售的ARM公司就是该环节的头号玩家，据悉全球90%的智能手机的处理器都是用ARM的IP授权，苹果、高通、华为海思、三星都是其客户。
下图为全球2019年半导体IP供应商营收前十，前三是ARM、新思、铿腾电子；第二、第三也是大家熟知的EDA软件巨头。

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值得一提的是排名第七的芯原微电子（上海）和第十的台湾力旺科技是中国的厂商，说明这块领域咱们并不是空白。芯原也被业界誉为“中国半导体IP之王”，成立于2001年。

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IP核也有三种不同程度的设计：软核，固核，硬核。软核，以加密源代码的形式提供；简单理解就是提供代码给你，你还可以根据自研芯片的情况来调整和优化，灵活性高，对芯片厂商的技术要求较高。
固核，介于软核和硬核之间的一种核。以门级网表提供，除了完成软核所有的设计外，还完成门级电路综合和时序仿真等设计环节。比如它完成了描述功能中一些比较关键的路径进行预先的布局布线，而其他部分仍然可以任由编译器进行相关优化处理。
硬核，完整后端设计的掩模了，可理解为成品，拿去就可以用。相当于厂商跟你把需求完整分析后交付的，将该考虑的全考虑进去了，可靠性很高，但是灵活性就低了。
通常芯片设计公司会根据自身的业务，以及IP核的特性，购买不同的形态IP，用在自己的芯片设计中。IP核主要就是方便了设计的重用性，使得通用模块可以被重复用，省时、省力。

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芯片设计公司自己去做IP核行不行？可以，但是面临以下几方面的问题。
1、专利保护，能否绕开现有IP授权公司专利。
2、巨大投入，人力、物力、时间。
3、够不够打，做出来了，能不能与竞争对手对抗。
4、容错率低，一旦设计不当，满盘皆输。
大家都知道，华为海思采购的是IP就是ARM公司授权的v8架构，华为在其基础上再进行芯片设计，试想如果华为海思自行设计IP的话，其智能产品能够在这么短的时间内上市吗？显而易见，短期内是实现不了的，如果没有ARM授权，咱们也不会在这么短的时间内看到如此优秀的华为海思麒麟处理器。