嵌入式CPU的IP授权与发展分析

IP的授权结构问题

我们以ARM公司的授权方式为例，来了解关于IP授权的方式与结构问题。一般来说，ARM的授权方式可分为架构（architecture）授权、应用（implementation）授权、单次使用设计授权等等，对授权方来说，ARM提供了处理器核心部分的硬件描述，其包括了完整的软件开发工具（编译器、除错器、开发套件），以及针对ARM处理器的销售权等。若是无晶圆厂的厂商希望将ARM处理器核心加入到他们自行研发的芯片当中，通常仅需要取得1份生产就绪的IP核心（IP Core）认证，此时ARM就会提供这些厂商其所选择的ARM核心的闸极电路图，并且也会一并提供抽象模拟测试以及相关的测试程序，以协助设计整合及验证。

若是整合组件制造商（IDM）或半导体厂商，则可以取得RTL形式的IP，通过可整合的RTL，厂商可以进一步对架构进行强化，IDM或半导体厂商不得2次销售最佳化完成的处理器IP，但是可以任意营销其最终制品（包含芯片、开发样版、完整系统等等）。

而某些特殊的晶圆厂，则除了可取得销售最终成品的权力以外，也能保留重制ARM核心的权力。而如同一般IP授权厂商，ARM也是依照使用价值来决定其IP的售价，通常的状况之下，效能越高的架构，其授权费也越高。而持有ARM授权，且具有自行设计芯片能力的晶圆代工厂（如韩国三星与日本富士通），则能够二次授权给晶圆厂的代工客户，通常价格也比直接向ARM授权来得低廉，但是在以产量为主要考虑的情况之下，专门的晶圆代工厂（如台积电）其实具备了更强大的成本缩减能力。

多IP整合的协调机制

现有的IP因为IC产业分工的关系，1个SoC芯片所需的IP，通常分别由市场上众多厂商所分别开发出来，复杂化是SoC在智慧财产权上最大的问题。然而，逐一向IP拥有人洽谈智慧财产权的授权契约，很可能受限于双方谈判力之不均衡，无法就同一个SoC上的不同IP取得相同范围的权利，很可能不小心就逾越了授权的范围。但是厂商如果选择自行开发所需之IP，首先在专业上可能无法完成，其次，处理器架构的从无到有，其开发成本显然过高，不符合经济效益。因此，相关业者间之IP互相协调统合，显然是不得不然的趋势。更进一步来看，相关业者间有关IP组件之智能财产权授权契约、IP组件瑕疵责任之归属、侵权等问题，显然是乐观看待包含SoC等嵌入式市场应用增长时所不得不面对的问题。

如上所述，由于1个芯片上可能使用的IP不止1个，单纯处理器IP所需付出成本的比重也在逐渐降低之中，虽然仍在芯片中扮演举足轻重的角色，但是与其它IP的搭配也已经是无可避免的趋势，如何整合不同公司所拥有的各式IP，将是SoC相关业者必须面对并加以处理的，从产业分工的角度来看，协调整合IP授权的协调人（Coordinator）包括以下几种类型：  

■信息产品制造商

信息产品无可避免必须利用到SoC芯片，除了寻求授权外，亦可能自行研发，由于此类制造商乃是SoC末端厂商，必须直接面对市场需求之快速变化，对于整合IP以期因应此种变化有相当程度的需求，是协调整合的人选之一。  

■IC设计公司（IC Design House）  

Design House在设计芯片时，为求缩短设计的时程，无可避免必须使用他人之IP组件，整合IP可简化授权的流程，取得统一之授权范围，避免侵权之疑虑，降低自行研发之成本，且Design House如能整合IP市场，将可以用基本的IP模块为基础，进行产品多样化的设设。

■ IP设计公司（IP Vendor）

IP Vender以授权其所研发之IP予他人使用为本业，IP之协调整合，可使其占据有利之市场地位，提高其IP之授权机会，并可结合他人之IP，推出整合性的IP Package，获取更多的利润。此类公司具代表性的以ARM、MIPS、ARC等，各家IP公司在发展过程中，为了取得必要的技术或其它领域的IP，通常也都会对市场上其它类型的IP设计公司进行购并的动作，借以取得所需要的IP，并提升自己的竞争力。

■晶圆代工厂（Foundry Plant）  

专业之晶圆代工厂，除了在工艺在的改善外，目前也积极提供标准的IP Block供其客户使用，并由其代客户处理授权及支付权利金的问题，对晶圆代工厂而言，若能整合IP市场，对于其业务之拓展将更添增助力。  

结论

IP产业重视的整个生态系统（EcoSystem）的建立，以目前的态势看来，单一IP在市场上难有着力点，即便握有其它公司难以与之相较的技术优势，但其它公司若能够提供包括EDA厂商、IC芯片商、方案公司／ODM、系统厂商的配套方案，就算特定技术上稍占劣势，但是在开发流程、生产、营销等方面当可占有绝对的优势，也能够形成足够的吸引力，让开发商能够安心的选择。单一IP提供商，比如说大陆龙芯，在这方面就无法具备足够的市场竞争力，虽然在大陆市场可以通过民族意识或政治影响力来说服开发商采用龙芯方案，但如果要推行到全世界，只怕还有不足之处。



△图说：Intel第一款采用IA架构的移动应用处理器A100/A110，功耗效能比目标直指ARM体系。（www.Intel.com）

ARM公司在成立后不久，便因为包含Intel（英特尔）等大型半导体厂商对嵌入式应用的忽视而找到立足点，当时该公司投入这块领域也不能不说是1种冒险，毕竟市场上没有前车之鉴，但是定位以及营利模式确立之后，其丰厚的利润除彰显该公司的成功以外，同时也激起市场上一片IP产业浪潮。但随着其它后进逐渐投入到处理器IP授权领域，甚至Intel及AMD这2家”传统”处理器大厂也争先恐后的投入到包含移动装置等原本ARM最擅长的嵌入式应用领域当中，像ARM这类以处理器技术为主要营利及技术基础的IP公司不能不说是已经开始见到瓶颈，开始往其它方向寻求更进一步的发展。

2006年整年度的IP授权产业规模达26亿美元，但这些规模却是由数百家IP公司所贡献出来的，可预见的是，不久的将来必定会有大洗牌的现象，想要长久经营IP授权产业，已经不能仅靠独家核心技术，单一公司提供更多元的配套方案将会是提高竞争力的必要手段。因此同质或不同质IP公司彼此之间的互相整并，营造出大的智能财产经济规模，并进一步与台积电、联电、特许等芯片代工厂合作，将会是对抗如Intel这类不仅挟独门优势、具备多元化技术、且拥有庞大半导体工厂阵营的巨无霸公司的重要关键。