arm成功上市,上市当天股价飙升近25%。
业内人士对此判断:arm的此次操作,有望提高半导体企业在资本市场的定价权,抬高盈利预期,提高行业的天花板。作为全球*的ip厂商,除去成功过会,arm还有两大新闻一直备受瞩目。
*,arm与高通的官司。2022年底,arm在美国特拉华州的地区法院起诉高通,指控高通公司未经许可使用arm的知识产权。原因是高通曾在2021年收购一家名为nuvia,从事arm架构cpu开发的初创公司。收购完成后,arm希望与高通针对nuvia产品重新签订授权协议以增加收费。之后,高通反诉arm,主张自己并未违反arm的许可合同,nuvia设计的cpu是收购案(高通收购nuvia)的一部分。
第二,传言arm要改变授权模式。今年3月,业内有消息称,arm最近已通知了其几家*的客户,称其商业模式将发生根本性转变。arm计划不再根据芯片的价值向芯片制造商收取使用费,而是根据设备的平均售价(asp)向设备制造商收取使用费。这消息一出,业内都非常担心,因为这就使得使用arm架构的大厂成本大增,付给arm的ip授权费用将比原先高出数倍。
不过,在arm成功ipo后,官方出来给了“定心丸”。arm资深副总裁暨车用事业部总经理diptivachani在与亚太地区媒体进行问答时,表示:“arm商业模式没有改变,该公司会持续扩展,并降低客户进入门槛。”
这两大新闻背后,实际上都是由于arm不赚钱。
1、ip厂商盈利“低”
作为全球*大ip厂商,如果arm赚的不多,实际上就是由于ip厂商的盈利模式决定的。
根据分析机构ipnest发布的半导体ip报告,2022年设计ip行业营收66.7亿美元。要知道,使用arm ip的厂商高通2022全年营收达到442.00亿美元。一个行业打不过一家企业,如此看来,ip厂商的盈利模式确实受限。
自1990年,arm探索出ip授权的商业模式,不以设计芯片而是以授权的方式将芯片设计方案转让其他公司,开启了半导体ip授权的开端。当时,半导体的新晋设计公司,也都乐于采用这种方式。通过开放的ip授权模式,arm在移动端处理器市场获取了95%的市占率。在前期,arm为了抢占市场和拓展生态,要的授权费并不高,是芯片最终售价的1%~3%。
目前在半导体ip行业中,有两种赚钱的模式:*种,前期授权费。这种属于一次性收入,ip使用费发生在于其将ip交付给客户进行芯片设计的环节。
第二种,版税。版税是在客户利用该ip完成芯片设计并量产后,根据芯片的销售情况,按照量产芯片销售颗数收取。毕竟,芯片研发环节周期很长,能否进入量产环节是不确定的。所以,版税占比越高,意味着下游芯片设计客户较为成熟,能够大规模量产。
按照芯原股份的说法,也就是说在客户芯片设计阶段,公司直接向客户交付半导体ip或ip平台及系统平台,并获取知识产权授权使用费收入。待客户利用该ip或ip平台及系统平台完成芯片或系统设计并量产后,公司依照合同约定,根据客户芯片及系统的销售情况,按照量产芯片及系统销售的单位数量获取收入。
实际上,大多数半导体ip公司的主要盈利来源就是靠着版税。据arm招股书中显示,版税为arm贡献了超过一半的收入。
前文提到的arm想要更改授权模式,其实就是想要更改版税形式。也就是将从一颗芯片的售价抽成变为按整个终端的价格来提成,变相提价。
举个例子,苹果的a16处理器的供应链成本在110美元左右,arm从中芯片售价中抽成3%,那么可以拿到3.3美元;但是搭载a16处理器的iphone14,其售价可以达到1199美元,从中抽3%则可以拿到36美元,这几乎是十倍的差距。但是,这种提价方式效果并不理想,风声刚起就引起下游公司的恐慌,如果真的实施,会迫使芯片公司逃离得来不易的生态。
这种“帮人做嫁衣”的商业模式,使得ip服务本身的产值不高。半导体ip行业到底怎么提高天花板?
2、ip厂商新路线
其实关于天花板的问题,ip厂商一直在探索。
依据ipnest发布2022年全球半导体设计ip市场排名前10的供应商依次为:arm(英国)、synopsys(美国)、cadence(美国)、imagination(美国)、alphawave(加拿大)、ceva(以色列)、verisilicon(芯原微电子,中国大陆)、sst(美国)、ememorytechnology(力旺电子,中国台湾)、rambus(美国)。
前文所述,全球*大ip公司arm已经成功上市。今年三月至六月,报告期内arm总营收达到6.75亿美元,同比去年有2%的下滑。
目前arm已经明确表明不会更改授权模式,那么在提高营收天花板方面,arm认为更多公司自研芯片是它的机会。其ceo雷内·哈斯(renehaas)说:“开发一个与arm不同或更好的cpu,同时兼容arm,是非常困难的。这样做的人并不多……一方面很难做到,另一方面是很难找到工程师来做这件事。”
不过,对于arm来说挑战也在逐步浮现,兴起的risc-v架构、部分厂商的自研架构都有可能在某一天围困arm。比如谷歌最新推出的第五代tpu,使用的就是自研架构;三星也宣布组建了自研cpu内核架构的团队,准备于2027年在手机和笔记本电脑产品中将arm芯片替换为自研的galaxychip。这么来看,arm仍需要继续加强对新ip的研发,提供竞争力更强的公版ip方案。
再来看排名第二、三的synopsys(美国)、cadence(美国)。这两大企业虽然在ip行业占据前三位置,但主营业还是eda为主。因为自半导体正式进入ip核授权时代后,随着集成电路复杂度的提升,eda软件公司也逐渐进入ip核提供商的行列。
synopsys和cadence的ip核业务就是自2010年开始进入高速发展期。相对于arm的单一ip核的盈利方式,eda公司可以利用eda业务绑定ip服务。目前这两大公司的eda工具都有一定的垄断性,这时候ip的变现会更加容易。
2022财年,synopsys收入为50.82亿美元,首次突破了50亿美元大关,同比增长约20.9%。其董事长兼ceoaartdegeus在财报发布会上说到:“如果我必须根据重要性对synopsys的这些细分市场进行排名,我会将ip业务排在*位。其他eda公司就是不明白这一点,ip就是一切。”synopsys今年第二季度财报成绩也不错,营收为13.95亿美元,上年同期为12.79亿美元,同比增长9.07%,净利润为2.73亿美元。
synopsys目前在强化接口ip领域的布局,通过不断地收购和推陈出新,使自身在该领域的市场份额达到了55.6%。2021年,新思科技收购了morethan ip,使designware以太网控制器ip产品组合得到了进一步扩充。
据ipnest发布的《2022年设计ip报告》显示,有线接口ip类别的市场份额在总的ip市场中的占比越来越大,市场份额已从2017年的18%上升到了2022年的25%。
cadence在2023年第二季度取得了出色的业绩,在截止6月30日的第二季度财报中,cadence实现营收为9.77亿美元,而2022年同期收入为8.58亿美元,净利润为2.21亿美元。
cadence也在开启收购模式,今年7月成功收购了rambus公司的serdes和存储器接口phyip业务。这一战略性收购涉及到对ai、高性能计算、数据中心、超大规模集成电路和先进网络设计中起到核心作用的serdes和存储器接口phyip。
此外,从今年的营收增长中,alphawav也交出了比较出色的成绩。alphawaveip是一家在英国上市的ip授权商,能够提供5nm、4nm、3nm制程的服务,并支持chiplet交付。2020年alphawave在高端接口ip领域崛起,与synopsys“一站式服务”模式不同,采用“stop-for-top”战略获得成。
目前来看,alphawave在高端接口ip重点发力。ipnest预测,如果由高性能计算hpc推动的高端接口ip细分市场大幅增长,那么到2027年,alphawave可能会在这个30亿美元细分市场中占据25%份额,收入将为6亿至8亿美元。近两年,alphawave也收购了不少ip厂商,如以色列光学数字信号处理(“dsp”)芯片开发商baniaslabs;sifive子业务openfive。对于未来发展,alphawave首席执行官tonypialis表示,重点是跨数据中心的连接,包括serdes、控制器、ddr和hbm等内存接口、chiplet接口。
对于ip厂商来说,最近大火的chiplet也是一种新路线。就chiplet和半导体ip的联系而言,chiplet可以被看作是半导体ip经过设计和制程优化后的硬件化产品,其业务形成也从半导体ip的软件形式转向到chiplet的硬件形式。
随着芯片产业的不断发展,以chiplet为底层技术生产ip模块的企业数量将会明显增多。比如本身就具备芯片设计能力eda公司继续积攒自己的ip产品,并向chiplet产品供应持续发力。一些设计能力较强的ip供应商有可能演变为chiplet供应商。
另外,前文提到的营收低问题,chiplet也可使得产品利润率大幅提升。根据ibs数据显示,以28nm工艺节点为例,单颗芯片中已可集成的ip数量为87个。当工艺节点演进至7nm时,可集成的ip数量达到178个,5nm制程下可集成数字ip数量与数模混合ip数量分别为126和92个,总计218个。
因此向chiplet产品转型的ip企业可受益于先进制程的不断迭代而大幅提高毛利率,整个市场的增幅不容小觑。