IP矽智財
我們在上篇簡單描述了整個半導體產業的供應鏈,接下來我們會就半導體的上、中、下游,以及相關的供應鏈如 : 特用化學、再生晶圓、載板…等作詳細的介紹。本篇主要著重在IC供應中上游的上游,IP矽智財與IC設計服務公司。
積體電路設計可以分為「設計公司(Design house)」與「設計服務公司(Design service)」兩大類。IC設計公司(Design house)被網友戲稱為「豬屎屋(台)」,又稱為「沒有晶圓廠的公司(Fabless)」,是指根據公司專營的某種IC,由工程師設計晶片。例如:聯發科技專門設計手機通訊晶片、新唐科技主要設計MCU(微控制器)、聯詠主要業務為設計面板相關驅動IC。
IC設計服務公司(Design service)又稱為「沒有晶片的公司(Chipless)」,除了晶圓廠,連自己的晶片都沒有。主要是指根據客戶的特定需求,由IC設計工程師設計客戶需要的各種特定應用積體電路(ASIC)或現場可程式化邏輯陣列(FPGA)..等。如:智原科技、創意科技等公司都是專門設計客戶所需要的各種積體電路(IC),其中, 智原為聯電子公司,創意為台積電子公司。
隨著5G、HPC、AI…等產業蓬勃發展,市場對單顆 IC 功能和性能要求的增加,為了使 IC 設計人員能夠加速開發、縮短其上市時間、提高產品良率(因購買的功能組塊已驗證完成),矽智財(IP 或 SIP,Silicon Intellectual Property)授權便此興起。
矽智財,簡單來說就是一組事前設計好並驗證完畢、可重複使用的功能組塊,IC 設計公司在開發新晶片時若需加入某項功能,不用全部從頭自己設計,可以直接向 IP 設計業者購買授權後使用,這也造就許多SIP矽智財公司與IC 設計服務公司竄起。
IP 根據種類的不同,又可以分為處理器 IP、嵌入式記憶體 IP、高速介面 IP… 等,例如目前全球最大的 IP 公司 ARM 就是以授權處理器 IP 為主,其提供的處理器架構(ARM 架構)授權在智慧型手機市場市佔率高達九成以上;台廠的M31(6643)主要授權高速介面 IP(例如 USB、PCIe 等)和類比 IP;力旺(3529)則以授權嵌入式記憶體 IP 為主。
一般而言,IP 又可以分為硬核(Hard IP Core)和軟核(Soft IP Core),差別主要在於後續可開發的程度,前者為直接授權一個功能組塊且不能進行修改,後者則多是一個可用於後續開發、修改的架構。例如前述提到的嵌入式記憶體 IP 通常為硬核 IP,IC 設計公司取得授權後直接加入使用,而不用且不能做後續開發;處理器 IP (如 ARM 架構)則是軟核 IP,IC 設計公司購入授權後可根據該處理器架構設計後續電路。
一般來說,矽智財業者會有三大塊收入來源 :
1.IP 的授權金(License Fee) 和權利金(Royalty)
IP的授權金就是將經過設計、驗證,可重複使用的電路設計圖授權給IC設計客戶使用,收取一次性的費用;而權利金則是IC產品正式透過Foundry廠量產後,可針對每片晶片收取一定比例的權利金,可能是以%數計算,也可能是固定金額計算。所以,像過去兩年晶圓代工報價不斷上漲,SIP矽智財公司收取的授權金也會跟著水漲船高。
2.委託設計(NRE,Non-Recurring Engineering)
提供設計IC時所需的設計圖及各種智慧財產權元件(IP),製作產品的光罩組電路圖,並委託代工廠生產光罩、晶圓、切割與封裝,再由工程人員做產品測試,交與客戶的產品為試產樣品,並收取一次性 NRE 費用;可以把NRE看成是訂金,試產的IC樣品出來,就算最後IC設計公司說不做了,這筆錢也不會退還。
3客戶委託晶圓量產服務Turnkey
客戶驗收過試產樣品無誤後,如果對晶片送代工廠與晶圓代工、光罩、封測廠往來不熟,但又想爭取較低的投片價格和良好的技術服務,就會進一步請IP公司代為投片,IP公司會與代工廠合作(EX: 智原/聯電、創意/台積電),最終交與客戶完成的IC,這部分業務就稱為 Turn-Key,是IC設計服務公司主要的收入來源。
IP的授權金與權利金毛利率可達100%,(如 2021年M31、力旺等純矽智財公司毛利率都為 100%);NRE與Turn-Key的毛利就落差許多,NRE毛利率約 30-40%、 Turn-Key 毛利率一般約在15%~20%,也有低於 10% 的產品,但由於已經進入到量產的階段,這也是台灣IC設計服務公司,營收比重最多的來源業務。
Tips :
1.IC設計公司與IC設計服務公司,可以簡單想成IC設計公司就是建商在畫房屋設計圖,IC設計公司服務就是提供畫好、驗證過的的樣品、或格式提供給IC設計公司,加速其設計圖的完成。
2.矽智財就是一組事前設計好並驗證完畢、可重複使用的功能組塊,可以加速IC開發、縮短其上市時間、提高良率與競爭力。
3.矽智財公司主要的收入來源有IP授權金與權利金、IC設計服務公司主要的收入來源為委託設計(NRE)、客戶委託晶圓量產服務Turnkey,三者毛利率分別為100%/30-40%/15%~20%。