Große Unternehmen, unabhängig davon, ob sie IP-Geschäftsaktivitäten haben oder nicht, sind in Panik geraten.

Chip-IP wird immer wichtiger.

Auf der gerade beendeten RAISE AI-Konferenz in Paris hat eine solche Aussage zu Diskussionen geführt: EDA entwickelt sich zunehmend zu einem IP-Geschäft, und die Überprüfung des Moduls oder des Zusammenbaus von Chips wird immer weniger benötigt.

Natürlich ist die Realität nicht so übertrieben. Walden Rhines, Initiator des SEMI-Reports über den Markt der elektronischen Design-Daten, meint, dass diese Ansicht bereits früher aufgestellt wurde, aber von der Realität nicht bestätigt wurde. Dennoch sagt er auch: “Es besteht kein Zweifel, dass IP sehr mächtig ist.”

Die jüngsten Entwicklungen in der Branche belegen dies ebenfalls. Sowohl die von Forschungsunternehmen veröffentlichten Daten, als auch die häufigen Akquisitionen und Fusionen im IP-Bereich sowie die technologischen Durchbrüche beweisen die Attraktivität des IP-Geschäfts.

Und die großen Unternehmen, die diesen Duft gespürt haben, können es kaum erwarten, am Tisch zu Platzieren.

01 Wie attraktiv ist das IP-Geschäft?

Halbleiter-IP, also Halbleiter-Intellektuelleigentum, umfasst vordesignte und vorverifizierte Komponenten, die für die Entwicklung von Halbleiterchips und integrierten Schaltungen von entscheidender Bedeutung sind. Dies beinhaltet Schlüsselkomponenten, die Halbleiterunternehmen lizenzieren oder wiederverwenden können, wie z. B. Speichercontroller, Prozessorkerne und Schnittstellenprotokolle.

Kürzlich haben die von der Branchenorganisation IPnest veröffentlichten Daten gezeigt, dass das globale Marktvolumen für Halbleiterdesign-IP im Jahr 2024 auf 8,4916 Milliarden US-Dollar gestiegen ist, was einem Anstieg von 20,2 % gegenüber 7,0625 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 entspricht und ein Rekordhoch darstellt. Dabei haben die IPs für kabelgebundene Schnittstellen und die Prozessor-IPs stark zugenommen, um 23,5 % bzw. 22,4 %.

Im Jahr 2024 haben die Top 10-Anbieter auf dem globalen Design-IP-Markt insgesamt einen Umsatz von 7,089 Milliarden US-Dollar erzielt, was einem Anstieg von 22,8 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Ihr Marktanteil ist von 81,7 % im Jahr 2023 auf 83,7 % gestiegen. Dabei nehmen ARM und Synopsys zusammen 66 % des Marktanteils ein, was einen Anstieg von 4,5 Prozentpunkten gegenüber 2023 darstellt. Die vier größten Anbieter (ARM, Synopsys, Cadence, Alphawave) nehmen zusammen 75 % des Marktanteils ein, gegenüber 72 % im Jahr 2023.

Die IPs für kabelgebundene Schnittstellen sind der Haupttreiber für das Wachstum auf dem Design-IP-Markt. IPnest prognostiziert, dass der Markt zwischen 2024 und 2029 weiterhin wachsen wird, mit einer ähnlichen Wachstumsrate von 20 % wie in den 2020er Jahren. Die Organisation sagt, dass Künstliche Intelligenz die Halbleiterindustrie antreibt, und die Effizienz der Interkonnektprotokolle verbessert die Leistung der Künstlichen Intelligenz, was einen positiven Kreislauf bildet. Im Vergleich dazu ist der Halbleitermarkt 2023 gesunken, aber der Markt für Schnittstellen-IPs hat um 17 % zugenommen.

Die derzeitige Haupttechnologierichtung im Bereich der Schnittstellen-IPs ist Chiplet. Die Chiplet-Technologie kann die Rechenleistung und die Kosten von Chips ausbalancieren, die Designflexibilität erhöhen und die Wirtschaftlichkeit und Wiederverwendbarkeit von IP-Modulen verbessern. Das Prinzip der Chiplet-Implementierung ist ähnlich wie beim Bauen mit Baukästen. Man nimmt einige vorgefertigte Chip-Dies, die auf der Fertigungsstraße für bestimmte Funktionen hergestellt wurden, und integriert sie durch fortschrittliche Integrationsverfahren (z. B. 3D-Integration) in einem Gehäuse, um so ein System-Chip zu bilden.

Chiplet erbt die Wiederverwendbarkeit von IPs aus dem SoC-Ansatz und eröffnet gleichzeitig eine neue Art der Wiederverwendung von Halbleiter-IPs, nämlich die Wiederverwendung von IPs auf Siliziumwafer-Ebene. Verschiedene IPs mit verschiedenen Funktionen, wie z. B. CPU, Speicher, analoge Schnittstellen usw., können flexibel mit verschiedenen Prozessen hergestellt werden, um so die Rechenleistung und die Kosten flexibel auszugleichen und die optimale Konfiguration der Funktionsmodule zu erreichen, ohne von der Technologie der Waferfabriken eingeschränkt zu sein.

Die Entwicklung von Chiplet erweitert die geschäftliche Flexibilität und die Entwicklungsmöglichkeiten für IP-Anbieter, insbesondere für diejenigen mit Fähigkeiten in der Chip-Entwicklung.

Im Bereich der Prozessor-IPs bringt das RISC-V-Architektur neue Impulse. RISC-V ist eine Open-Source-Befehlssatzarchitektur basierend auf dem Prinzip der “Reduced Instruction Set Computing”. Ihr Kernmerkmal ist die vollständige Offenheit und Freiheit. Jede Firma oder Person kann die Architektur frei nutzen, modifizieren und erweitern, ohne hohe Lizenzgebühren zu zahlen, wodurch die Barrieren der traditionellen proprietären Architekturen gebrochen werden.

RISC-V verwendet ein modularer Designansatz und verfügt über einen kleinen und kompakten Basisbefehlssatz. Es erlaubt es den Designern, je nach Bedarf des spezifischen Anwendungsfalls (z. B. Internet der Dinge, Künstliche Intelligenz, Einbettete Steuerung usw.) standardisierte oder benutzerdefinierte Erweiterungen des Befehlssatzes hinzuzufügen. Diese hohe Flexibilität und Anpassbarkeit ermöglichen es, Prozessoren zu entwickeln, die speziell für bestimmte Aufgaben optimiert sind und eine optimale Leistung, Energieeffizienz und Fläche (PPA) bieten.

Aufgrund seiner offenen und niedrigschwelligen Eigenschaften löst RISC-V eine globale Welle der Innovation in der Chip-Entwicklung aus und baut schnell ein umfangreiches Ökosystem aus Werkzeugen, Software und Hardware-IPs auf. Es wird allgemein als die dritte bedeutende Mainstream-Architektur angesehen, die nach x86 und ARM die Halbleiterindustrie nachhaltig beeinflussen wird.

IPnest sagt, dass das starke Wachstum des Design-IP-Marktes im Jahr 2024 die anhaltende globale Nachfrage nach Hochleistungsrechnen und fortschrittlichen Schnittstellen-IPs widerspiegelt. Mit der weiteren Verbreitung von KI, Big Data und 5G-Technologien kann man erwarten, dass der Design-IP-Markt in den nächsten Jahren weiterhin schnell wachsen wird.

02 Große Unternehmen ohne IP-Geschäft sollten schnell mitfahren

Nachdem viele große Unternehmen die Chancen des IP-Marktes und die technologische Wichtigkeit erkannt haben, bemühen sich jene, die bisher wenig im IP-Bereich aktiv waren, schnell einzusteigen.

Zum Beispiel hat der große Wafersubkontraktor GlobalFoundries am 8. Juli (US-amerikanische Zeit) bekannt gegeben, dass es einen endgültigen Kaufvertrag mit MIPS, einem führenden Anbieter von Künstlicher Intelligenz und Prozessor-IPs, abgeschlossen hat. Dieser Deal wird es GlobalFoundries ermöglichen, eigene Prozessoren und andere Produkte auf Basis der RISC-V-Befehlssatzarchitektur anzubieten, was das Unternehmen zu einem Wettbewerber für einige seiner Subkontraktkunden machen wird.

Analysten sagen, dass dieser Kauf die IP-Portfolio von GlobalFoundries stärkt und es ihm ermöglicht, die Technologien von MIPS zu integrieren, einschließlich allgemeiner CPU-IPs, KI-Inferenz-Beschleunigungs-IPs und verschiedener Sensoren. MIPS hat kürzlich seine Prozessorproduktlinie auf Basis der RISC-V-ISA erweitert, sodass seine Atlas-Produktlinie verschiedene Kerne für allgemeine und Echtzeitverarbeitung sowie spezielle Kerne für KI-Randlasten umfasst. Diese Kerne sind darauf ausgelegt, für rechenintensive Lasten in eingebetteten Systemen eine hohe Leistung bei relativ niedrigem Stromverbrauch zu liefern.

Natürlich bedeutet dies nicht, dass GlobalFoundries vorhat, eigene Prozessoren zu entwickeln oder sich in ein integriertes Bauelementunternehmen (IDM) zu verwandeln. In einem Interview hat Erica McGill, Leiterin der Unternehmenskommunikation von GlobalFoundries, gesagt, dass das Unternehmen damit die Möglichkeit hat, seinen Kunden “fertig einsetzbare” Rechen-IPs anzubieten und so den Markteintritt ihrer Produkte zu beschleunigen.

Nach diesem Kauf wird GlobalFoundries der erste Subkontraktor sein, der Prozessor-IPs auf Basis der Open-Source-RISC-V-Befehlssatzarchitektur für Rechenanwendungen anbietet, was seine Attraktivität für neue Kunden stark erhöhen wird.

Auch Siemens hat die Wichtigkeit von IP erkannt. Laut Berichten hat Siemens offiziell den Plan zur Gründung einer IP-Allianz gestartet, als Teil seiner bahnbrechenden Strategie im Bereich der fortschrittlichen Wafersubkontraktion.

Als führender Anbieter von EDA-Software hat Siemens EDA seine Zusammenarbeit mit spezialisierten IP-Unternehmen wie Alphawave vertieft, um die Versorgung mit grundlegenden Schnittstellen-IPs sicherzustellen. Kürzlich hat es auch Kontakt mit mehreren aufstrebenden IP-Start-ups aufgenommen, um seine Produktpalette zu erweitern und gleichzeitig auf die wichtigsten Branchenriesen wie Samsung und TSMC abzuzielen.

Nach Informationen von Insiderquellen hat Siemens EDA mehrere IP-Start-ups in Südkorea und den USA zu einer Zusammenarbeit eingeladen. Das Ziel ist es, wettbewerbsfähige Unternehmen, die sich auf neuronale Netzwerkprozessoren (NPU), KI-Beschleuniger, Hochgeschwindigkeitsschnittstellen und andere Schlüsselbereiche spezialisiert haben, zu integrieren, um eine integrierte IP-EDA-Plattform aufzubauen.

Branchenmitglieder sagen, dass Siemens erkannt hat, dass es mit den vorhandenen EDA-Werkzeugen schwierig ist, Synopsys und Cadence zu übertreffen. Daher sucht Siemens einen neuen Weg, indem es seine Strategie mit der Integration von IP-Lieferanten kombiniert. Obwohl dieser Ansatz ähnlich wie der von Synopsys und Cadence ist, sucht Siemens als Nachzügler, seine Einflussnahme zu erweitern, indem es mit kleinen IP-Anbietern zusammenarbeitet.

03 Große Unternehmen mit IP-Geschäft treiben auf volle Fahrt

Unter diesem Wettbewerbsdruck können die großen Unternehmen, die frühzeitig in das IP-Geschäft investiert haben, keine Zeit verlieren.

Am 17. April hat Cadence bekannt gegeben, dass es einen endgültigen Vertrag mit Arm abgeschlossen hat, um Arm's Artisan Basic IP-Geschäft zu erwerben. Dieses Geschäft umfasst Standardzellenbibliotheken, Speichercompiler und allgemeine Ein- und Ausgänge (GPIO), die für die fortschrittlichen Prozessknoten der führenden Subkontraktoren optimiert sind. Dieser Deal wird die ständig wachsende Design-IP-Produktlinie von Cadence stärken, deren Kernprodukte führende Protokoll- und Schnittstellen-IPs, Speicherschnittstellen-IPs, SerDes-IPs für die neuesten Knoten sowie die eingebettete Sicherheits-IP von der bald zu erwerbenden Secure-IC umfassen.

Boyd Phelps, Senior-Vizepräsident und Geschäftsführer der Silicon Solutions Group von Cadence, sagt: “Mit der Hinzunahme von Arm's Artisan IP wird Cadence in den Basic-IP-Markt eintreten und das neue Wachstum von Design-Services und Chiplet-Produkten unterstützen.”

Anirudh Devgan, CEO von Cadence, sagt: “Neue Chancen tauchen ständig auf, insbesondere mit der Entwicklung von 3D-IC und KI. Deshalb investieren wir doppelt so viel in IP.” Er sagt: “Die Anzahl der von uns angebotenen IPs und die Anzahl der Prozessknoten haben deutlich zugenommen. IP ist jetzt eines der größten Forschungs- und Entwicklungsteams von Cadence, und wir werden weiterhin investieren, nicht nur in physikalische IPs und Schnittstellen-IPs, sondern auch in Tensilica, das häufig als eingebetteter Prozessor verwendet wird.”

Am 9. Juni (örtliche Zeit) hat Qualcomm bekannt gegeben, dass es einen Vertrag mit dem großen Halbleiter-IP-Unternehmen Alphawave abgeschlossen hat, um Alphawave für einen Kaufpreis von etwa 2,4 Milliarden US-Dollar zu erwerben.

Alphawave wurde 2017 gegründet und konzentriert sich auf die Lizenzierung von Hochgeschwindigkeits-Interkonnekt-IPs und die Entwicklung von kundenspezifischen Chips. Sein Kern ist die SerDes-Technologie, die Protokolle wie PCIe, CXL, UCIe abdeckt, Übertragungsraten von 112 Gbps bis 224 Gbps unterstützt und die energieeffiziente PAM4-Modulation und adaptive Fehlerkorrekturalgorithmen integriert.

Das Hauptziel dieser Fusion ist es, Qualcomm's Position auf dem Datencenter-Markt zu stärken. Das Unternehmen plant, die führenden Fähigkeiten von Alphawave in der Hochgeschwindigkeits-Kabelverbindung und der Rechentechnologie zu nutzen, um seine Expansion in hochwachsenden Anwendungsbereichen wie KI-Inferenz zu beschleunigen. Cristiano Amon, CEO von Qualcomm, sagt, dass die Technologien von Alphawave perfekt zu Qualcomm's selbstentwickelten energieeffizienten Oryon CPU und Hexagon NPU passen, und die Zusammenarbeit beider wird die Entwicklung der “next generation connected computing performance” vorantreiben.

Synopsys setzt auf Basis seiner Erfahrungen in der Werkzeugkette, der Verifikationsplattform und der kundenspezifischen IPs auf die RISC-V-Ekosystem.

Yankin Tanurhan, Vicepräsident von Synopsys, hat auf der 5. RISC-V China Summit gesagt, dass Synopsys sein IP-Geschäft von der Bereitstellung einzelner Komponenten auf die Bereitstellung von integrierten Lösungen umstellt, um der schnellen Expansion von RISC-V und der Komplexität der KI-SoC-Entwicklung zu begegnen.

Zu seinen konkreten Maßnahmen gehört die Einführung einer RISC-V-Prozessor-IP-Familie (z. B. ARC-V, RPX) für eingebettete und Hochleistungsrechnungen und die tiefe Integration dieser IPs mit Synopsys' EDA-Designwerkzeugen und der Zebu-Hardwareverifikationsplattform. Das Ziel dieser Strategie ist es, den Kunden eine umfassendere Plattform mit IPs, Werkzeugen und Verifikation anzubieten, um den Entwicklungsablauf von komplexen Chips zu vereinfachen und die technologischen Barrieren für die Einführung der RISC-V-Architektur zu senken, um so sein Geschäft in diesem aufstrebenden Ökosystem auszubauen.

04 Fazit

Insgesamt ändert sich die strategische Position von Halbleiter-IP grundlegend. Die jährliche Marktwachstumsrate von bis zu 20 % spiegeln dessen zunehmender wirtschaftlicher Wert wider, und Technologien wie Chiplet und RISC-V formen seine Anwendungsmodi und Innovationspfade neu.

Angesichts dieser Tendenz zeigen die Hauptakteure in der Branche klare strategische Absichten. Einige große Unternehmen wie Cadence und Synopsys nutzen ihre bestehenden IP-Mauern, um ihr Geschäft zu erweitern, während