基礎設施建設有兩個基本特征，一是重要性，二是艱難性。中國人對基建的重要性是有很深的認識的，從八十年代就喊出了“要致富先修路”的口號。伴隨著轟轟烈烈的鐵路、公路、航空、電力、網絡等基礎建設，中國從一個貧窮落后的國家變成了現在的世界第二大經濟體，建立了全世界門類最全的工業體系。當初我們的基建幾乎都是舉債進行的，似乎都不賺錢，但是現在來看，正是這些基建給中國經濟的騰飛插上了翅膀。時至今日即便高鐵不賺錢，但我國仍在大力修建高鐵，這便是國人對新基建深刻認識的體現。但大家也都知道，基建不是個人或者小公司就可以做的，有著相當高的門檻，絕非朝夕之事。
圖一高通SDM450 框圖
為什么國家最近在提發展新基建--芯片?原因就在于今天是一個信息化和智能化的時代，數據和數據處理能力成為新的經濟發展動力，而數據存儲和數據處理都離不開芯片。而芯片的重要基石之一就是半導體IP，通俗的講IP就是芯片的零部件。圖一是一張非常簡化的手機芯片圖，其實芯片方案商只做自己擅長的一部分，其他的功能實現需要買第三方的各種各樣IP，例如數據處理的CPU、GPU、NPU，緩存接口的DDR，低功耗多媒體接口MIPI，通用數據接口USB等等。可以說沒有這些IP，我們就沒有功能如此強大的手機以及目不暇接的更新換代。其實不僅僅是手機芯片，任何稍微復雜的芯片都離不開IP，IP的重要性怎么強調都不為過。
IP作為芯片的基石同樣具有艱難性的特點。一個是技術難度高，一個是經濟正循環難度大。
大家印象比較深的是CPU、GPU很重要很難。的確，指令集的設計，流水線的設計，緩存的管理以及各種中斷、調試的處理等很復雜，但是高性能的DDR和GDDR同樣重要和同樣艱難。CPU、GPU是用于計算的，計算過程中需要讀寫大量的數據，這時就需要DDR和GDDR了，如果沒有高速的DDR和GDDR，CPU和GPU的處理能力再強也成了無本之木，無源之水。因此，DDR和GDDR一直是國際IP巨頭最為看重的制高點。
圖二 基于數據和視頻的并行計算需求正在急劇增大，對系統內存的帶寬帶來了更大的渴求
由于DDR是并行接口，因此數據的串擾、對齊，信號的恢復，時鐘的架構都是技術難點。由于這些壁壘，想撼動國際IP巨頭絕非易事。2018年，國內的一家IP公司芯動科技Innosilicon在全球首先發布16Gbps的GDDR6，在IP圈引起了巨大的轟動，這比IP巨頭Cadence還早，甚至直到今天另外一家IP巨頭Synopsys都沒有自己的GDDR6。如此高端和重要的IP居然被國內的一家公司先拔頭籌，不得不讓人有探究一番的興趣。
芯動科技Innosilicon成立于2006年，最開始就是從做DDR、USB等接口類IP起家。2012年，芯動科技作為海思首個國內IP戰略伙伴，支持了后者多個先進產品量產。芯動是中國唯一全球各大頂尖晶圓廠（臺積電/三星/格芯/中芯國際/ 聯華電子/英特爾）簽約支持的技術合作伙伴，深度合作開發了各工藝節點的DDR2/3/4,LPDDR3/4等產品，并在客戶產品上大規模量產，積累了深厚的技術。所以GDDR6的全球首發并非一日之功，而是十年磨一劍的深厚積累。
事實上，芯動目前還開發了21Gbps的GDDR6X，并且目前全球只有芯動具有這個技術。此外，芯動還開發了DDR5/LPDDR5、HBM2e/3等目前最頂尖的存儲接口IP。在高端內存接口IP上，芯動不僅實現了國產突破，而且是處于世界領先地位。對于高端技術常被國人詬病的中國企業，這是一件非常了不起的事情。
圖三 芯動是國內一站式高端IP的領軍企業
不僅僅是內存IP，正如圖三所示，芯動科技做到了所有高速接口IP全覆蓋，而且工藝做到最先進的5nm，客戶涵蓋國內外最知名的公司，例如微軟，亞馬遜等。要知道這些公司對IP的選購是極其嚴格的，因為這直接關系到公司產品的成敗和名聲，可見芯動的IP的品質是一流的。
這里需要特別強調兩類IP，一類是高速的SerDes。這個時代對數據帶寬的要求是無止境的，因此高速SerDes接口應用十分廣泛，技術門檻也特別高，以前就是被國外大公司壟斷。以32GSerDes為例，一個UI只有31.25ps，如此短的時間傳輸一位數據，難度可想而知。目前芯動是國內唯一一家擁有32G PCIe G5技術的IP公司，同時基于PAM4的56G和112G的SerDes也在研發中，不久就會公布。
另外一類是Chiplet技術。以前大家的主流做法是做SoC，把所有的模塊都裝在一個芯片上來提高速度，降低功耗。但是現在在先進制程上這種做法，有三個致命的問題。一是IP成本高，最先進的制程的低電壓對很多IP性能是不利的，同時也導致IP的開發費用劇增；二是SoC設計周期過長，很多本來只需要6個月的設計大部分由于PI的原因可能要1年半到2年；三是芯片良率過低，由于SoC面積過大導致芯片良率可能低于50%。因此大家希望用芯片互聯的方式解決這些問題，同時又希望具有SoC的性能和功耗。在此訴求下，Chiplet應運而生。
目前的Chiplet有兩種技術方案，一種是基于DDR的技術，一種是基于SerDes的技術。由于在這兩大領域有著深厚的技術積累，因此芯動有全套的Chiplet解決方案且可以應用不同的場景。芯動的Chiplet可以做到0.2pj/bit的低功耗，不僅是目前國內唯一一家提供Chiplet的IP商，也是全球技術最先進的Chiplet提供商，已作為主要成員發起成立了國內首個Chiplet產業聯盟。
圖四芯動Chiplet互聯技術
前面提及IP經濟正循環難度大，原因之一是IP的開發和驗證花費巨大。在FinFET先進制程下，IP的流片費用動輒數百萬美金，各種測試設備昂貴，還有大量的開發和支持人員。二是IP很難像終端產品那樣獲得超額收益。由于絕大部分IP是以授權方式銷售，很難像終端產品那樣獲得規模收益。因此IP雖然是芯片的基石，但卻是一條艱辛的路。
國產IP逆襲國際巨頭盤踞的市場，一如很多國產產品替代國際產品的道路。如中國的白色家電也是在幾代人的努力下，首先成功替代國內市場，進而走向國際市場，將日韓廠商邊緣化，走出了一條國產替代的大道。不同的是，IP是集成電路設計領域皇冠上的明珠，技術含量更高，難度也更大。值得欣慰的是，如今也能看到國產IP完全能夠替代甚至在很多細分領域超過國外競爭對手。
15年來，數百芯動人抱著“科技報國，板凳甘坐十年冷”的理念一直默默的奮斗，堅信好的國產IP一定有被市場認可的那一天。當美國對中國進行芯片制裁后，很多公司和科研院所要找高端替代IP時，才發現本土企業只有芯動可以做到。近年來，芯動在圈內名聲鵲起，畢竟全球數以10億計的高端SoC芯片產品背后都有芯動技術。在困難的IP行業堅持那么多年，足以證明芯動是一家有情懷的公司；很多方面能做到世界領先水平，說明芯動是一家有實力的公司。這樣的公司，這樣的產品，才是我們國家新基建戰略安全的基石。(芯動科技曾令鋼)
