半导体IP行业深度研究:构筑芯片大厦的“砖瓦”,受益于国产替代与设计业崛起

半导体 IP 是预先设计、经过验证的功能模块

半导体 IP 是预先设计、经过验证的功能模块,本系列深度专题报告旨在系统梳理 IP 行业产品分类、竞争格局以及海内外公司的发展和产品对比,同时深度阐述了 IP 行业发展趋势,最后亦深度梳理了十余家国产半导体 IP 公司发展现状以及行业估值探讨,我们认为随着物联网、人工智能、大数据以及智能汽车等应用的兴起,以及国内系统级芯片设计厂商的不断崛起,国产半导体 IP 有望深度受益,建议关注在 IP 细分领域具有先发优势的国内 IP 公司。 

❑ 半导体 IP 是用于提升芯片设计效率的功能模块。半导体 IP 是指芯片设计中预先设计、验证好的功能模块,处于半导体产业链最上游,为芯片设计厂商提供设计模块。IP 由于性能高、功耗优、成本适中、技术密集度高、知识产权集中、商业价值昂贵,是集成电路设计产业的核心产业要素和竞争力体现。半导体 IP 种类繁多,根据产品功能可划分为处理器 IP、有线接口 IP、物理 IP以及数字 IP,其中处理器 IP 占市场份额 51.1%,接口类 IP 以及物理 IP 涵盖种类繁多,物理 IP 中存储 IP 根据不同的存储器类型适配多种 IP。商业模式上,IP 产品主要通过 IP 授权和基于自研 IP 的芯片设计服务两条路径创收,龙头公司如 ARM、Cadence 等大多仅提供授权服务,收费模式为前期授权费和后期芯片量产后的版税。

❑ 从需求端来看,IP 是半导体产业垂直分工进一步细化的产物,未来市场将稳步扩张。在产业发展早期,半导体芯片设计难度较低,大部分芯片设计公司自身可以独立完成芯片的设计全流程。随着集成电路发展,半导体芯片的流程分工愈发明细,全球 IDM 厂商数量极少,芯片行业发展更趋向于分工协作。半导体 IP 主要用于缩短芯片上市时间以及降低芯片开发成本,ARM 的 IP 核生态可将芯片开发成本降低 50%以上。在未来模块化设计趋势、产品协议迭代以及功能集成增加的推动下,IP 需求将得到持续支撑,同时 Chiplet 行业趋势亦有望为 IP 行业带来新增量。2020 年 IP 市场规模为 46 亿美元,IBS 预计2020~2027 年市场 CAGR 为 10.5%。 

❑ 从供给端来看,全球市场格局高度集中,EDA 公司深度布局 IP 行业。行业从 90 年代初诞生以来经过大量的并购已形成高度集中的竞争格局,市场份额主要集中于 ARM、Synopsys 以及 Cadence 三家,CR3 达到 66.2%。EDA厂商同为产业链上游玩家,其产品商业模式与 IP 较为相似,且面对客户类型相同,故 EDA 与 IP 业务之间存在协同效应,EDA 公司切入 IP 行业将具备天然优势。目前国内外 EDA 公司均有一些 IP 领域布局,例如龙头公司 Synopsys与 Cadence 以及国内企业芯愿景。行业主要玩家中,ARM 在处理器方面具有绝对优势,Synopsys 产品线覆盖最为广泛,在接口 IP 领域领先,Cadence起步相对较晚,依靠并购快速突破获得一定的市场份额。

❑ 受益国产替代趋势以及 AI 和汽车智能化趋势,国产 IP 厂商迎来发展良机。当前 IP 行业国产化率低,处理器等各类核心 IP 亟待突破,国产替代将是未来国内 IP 厂商的一条发展主线。国内代工厂以及芯片设计行业快速发展,芯片设计公司以及总销售额快速增长,也将推动对半导体 IP 的相应需求。从行业下游领域来看,AI 应用的拓宽,以及汽车智能化趋势需要新的 IP 对产品进行适配,这也将产生额外的 IP 需求,中国是 AI 应用和汽车智能化的主要市场,国内企业有望借力下游领域快速发展,迎来发展良机。同时,国内半导体行业的蓬勃发展带动了设计服务和芯片定制化行业发展,而设计服务等有业务又有望驱动国产 IP 需求,部分国内 IP 公司采用设计服务和 IP 授权双轮驱动的发展战略。最后,国产 IP 发展离不开半导体产业生态的支持,近年来国内代工厂崛起,有望培育和带动国产 IP 生态链的发展。

❑ 国内 IP 公司深度梳理:我们认为随着物联网、人工智能、大数据以及智能汽车等应用的兴起,以及国内系统级芯片设计厂商的不断崛起,同时 Chiplets行业发展趋势有望为 IP 行业带来新增量,国产半导体 IP 有望深度受益。估值方面,部分海外 IP 龙头公司已经被收购,暂无公开市场交易数据,专注于存储 IP 的台股上市公司力旺估值水平较高,国内上市公司估值多用 PS 估值方法,国内 IP 相关已上市公司收入结构均包含 IP 授权和设计服务/定制产品等,近年来估值有所调整,考虑到 IP 行业稳健商业模式以及广阔国产替代空间,在已上市公司中,主要 IP 企业包括芯原股份、国芯科技、寒武纪,已提交 A股上市材料的 IP 企业锐成芯微,其他未上市的 IP 企业包括牛芯半导体、芯动科技、灿芯半导体、芯耀微、和芯微、华夏芯、芯启源、纳能微等。

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