摘要：半导体产业进入深亚微米时代，系统单芯片SOC逐渐成为半导体产业发展的趋势，作为SOC的核心组成SIP应运而生，SIP产业将成影响SOC的重要因素，以SIP复用技术为基础的SOC，将对现有的IC设计和制程技术产生重大影响，而SIP的评估、定价和交易，将涉及法律、专利、技术和财务等诸多方面。

　　关键词：系统单芯片；硅知识产权；交易

　　1 引言

　　从整个半导体产业发展来看，垂直分工和水平整合是整个半导体产业发展最明显的标志。从60年代开始，半导体产业共经历了三次变革。第一次变革是Microprocessor与Memory的诞生；其中产业的演变是由系统公司独揽系统与IC设计的垂直整合时代，转变成系统公司与IC公司的分业体制。第二次变革是ASIC与ASSP的出现，而其中产业主要的特征为Gate Array与Standard Cell设计技术的成熟与IC设计公司的出现。具体表现为晶圆专业代工厂商的出现和Fabless Design Houses的出现。而最近一次变革则是SIP的出现，

　　由于半导体制程飞速发展，系统单芯片（SOC）已成为半导体产业发展的潮流，特征就是大量的Fabless IC设计公司在进行SOC设计时，大量重复使用经过验证的SIP。半导体产业在IC设计阶段进一步细分，出现了专门提供SIP的Chipless公司，即专业的SIP提供者。

　　半导体产业经过三次变革，进入完全专业分工的时代，SIP提供者、IC设计业者、晶圆专业代工、封装、测试等厂商在半导体整个产业分工越来 越细，各司其职。

　　以上三次变革的重要原因都是为了解决系统设计或IC设计上的问题，所以在技术上有了解决对策后，继而在半导体产业分工过程中相对地产生了结构性的改变。

　　2 SIP的产生

　　半导体制程技术日益精进，在单一芯片上所能容纳的晶体管数目，每三年即跃升为原来的4倍。这种制程技术的快速进展，使单一芯片所能集积的功能也快速增加，在单一片芯片上晶体管的集积度已达千万以上，最后能将整个电子系统的所有电子应用线路与功能，完全集积于单一芯片上，即SOC。SOC的出现是CMOS制程技术快速进展的必然结果。随着晶体管集积度的快速增加，芯片的设计益趋复杂，在一定时机内要完成芯片设计，不论对人脑或设计自动化软件，都极为困难。每一阶段制程技术所能提供的最大晶体管数与已使用晶体管数的比较，显示设计能力落后制程能力很多。因此开始出现将一些功能块模块化，于需要时可取出重复使用，以提升设计能力和缩短时程，这就是SIP的观念。

　　为了适应设计生产力的挑战，SOC设计概念不得不做大幅改变，于是SIP不只在公司内部重复使用，还可以当成商品进行交换和交易，Third Party SIP Provider于是应运而生，成为从半导体IC设计业中独立出来的一个新兴产业链，Third Party SIP Provider是专业提供SIP的公司，与Fabless的设计公司相类似，提供SIP的公司通常称之为 Chipless，Fabless的最终产品是经过验证的SIP。这类的最终产品不是CHIP，而是可以重复使用的SIP，这是半导体产业的另一次重大变革。

　　美国SIA预计半导体制程的技术能力(transisitor density CAGR)每年按58%的速度增长，在很长的一段时间内，摩尔定律仍然在起作用，然而设计技术能力（design productivity CVGR）按21%成长，特别是半导体制程进入深亚微米时代，SOC将成为半导体发展的主流，而现有的设计方法已满足不了SOC的发展，于是SIP应运而生。

　　硅知识产权（silicon intellectual property，简称为SIP），目前已广泛被业界所接受，是一种事先定义、经验证、可以重复使用的功能组块。IC设计公司可以运用功能组件数据库中的不同功能的SIP，做适当组合而成为一颗SOC。使用SIP可以加快IC设计的速度，作为SOC的重要组件的SIP，使用率大增，SIP产业成长潜力雄厚。

　　3 SIP的分类

　　由于SIP产品众多，在集成电路设计过程中所需的逻辑、内存、模拟线路或测试等功能，都可以形成一完整的功能模块来使用或销售。依照SIP在整个SOC设计流程中的对应位置分类，可以分为Soft SIP,Firm SIP,Hard SIP等种类，本文按SIP差异化程度做区分，SIP主要可分为Foundation SIP，Standard-based SIP，Unique SIP 等三类。

　　3.1 Foundation SIP
　　Foundation SIP是与制程相关的功能区块，主要包括Standard Cells，Gate Array Macros…等，以及与现有芯片功能相同的兼容区块，如UART，FDC 等。这些以Standard Cell为主的SIP是最早被重复使用的功能方块。这些SIP多由ASIC和FPGA公司提供，且与制程密切相关，有时制造厂会免费、或以极低的价格提供这类Foundation IP，藉以获得制造方面的订单，并提高客户转换晶圆生产的障碍。

　　3.2 Standard-based SIP
　　Standard-based SIP指的是依据工业标准做成的SIP，这类型的SIP每隔一段时间就会随着当时的产业发展而出现抢手货，例如IEEE1394，USB等。

　　此类的SIP产品生命周期短、且标准人人皆可取得，进入障碍较低，因此经营此类SIP的公司不但应具备快速实现该SIP的能力，还需要拥有对于该标准的应用领域的专业知识，提供客户相关的咨询顾问服务，以利于在众多的竞争者中有所区隔。这些标准SIP本身的价值难以持久，因此这些顾问和售后服务才是以标准SIP为业的公司核心竞争力所在。

　　3.3 Unique SIP或Star SIP
　　Unique IP是指具独特架构的SIP，也就是一般所称的明星级SIP(Star SIP)，主要产品包括微处理器、DSP等高附加价值的SIP；这一类的SIP 产品价格最高，也最不易贬值。提供Unique SIP的公司除了应当具备该SIP的专业能力之外，还要提供客户完整的售后服务支持和制程的验证及设计工具的配合等。因此，成功的SIP公司所需的资源及时间投入，将远高于一般新设立的公司，虽然报酬率较高，但回收的时间也显着较长。ARM、MIPS、Rambus 等都属这类的SIP。

　　4 SIP的重要性

　　4.1 加速完成设计
　　由于制程微细化，目前IC设计日趋复杂，要在可以容忍的时间内完成数万个Gate，对人脑或甚至设计自动化设备而言都相当困难，因此要将某些功能模块化，在需要的时候取出原设计重复使用，让设计过程更有效率、更快完成芯片的设计。

　　4.2 确保了设计品质
　　在一个SOC中，由于采用较多不同功能的SIP，如果所有的SIP都自己设计，那么，采用未经验证的SIP，SOC的系统稳定性则会大大降低；如果采用交换或买卖经过验证的SIP，系统稳定性会大幅增加。由此可见重复使用验证过的SIP可以提高系统单芯片设计的成功率。

　　4.3 降低了设计成本
　　在成本的节省方面，根据研究报道指出，设计重复使用将可以在三年内减少50%的芯片开发成本，在六年内甚至可以减少超过70%的成本。这 样的趋势不但可以提升设计效能的表现，对于设计时间、成本皆可降低，这些经济效益直接影响产品在市场上的成功与否。除此之外，使用第三者所开发的SIP来做成系统芯片，另一个明显的好处是可以藉此跨入原本并不擅长的专业领域，提升产品的附加价值，并缩短产品开发时程。

　　5 SIP尚待克服的相关问题

　　因SOC是整个半导体产业发展的趋势，而SIP是SOC的关键所在，因此SIP的确是让半导体业在深亚微米能否继续维持高度成长的关键因素。然而新兴的SIP产业无可避免地也要面对一些障碍与挑战，没有一家IC公司拥有齐全的SIP，因而在设计SOC芯片时，除自己设计的SIP之外，其他需 要的SIP需通过交换和买卖而获得。那么，如何向外取得SIP？如何买卖SIP？如何取得足够的SIP？

　　SIP如何计价？如何确保SIP的品质？如何确保SIP制程的兼容性？不同来源SIP设计的兼容性？SIP的可能侵权与法务纠纷？SIP提供者如何保证其产品品质，如何建立一个公平可行的商业模式？为解决上述问题，全球SIP厂商和组织都在筹思对策。VSIA(virtual socket interface alliance)、RAPID(reusable application-specific intellectual property developers)、VCX(virtual component exchange)等SIP产业组织相继诞生，藉以共同克服困难，并促成产业变革。但是，SIP的发展仍然遇到很多困难，这些困难即包括在SOC设计层面中，也包括 SOC在半导体的制程技术和封装技术中。

　　5.1 规格整合的困难
　　单芯片系统设计所需的各个SIP可能来自于不同厂商，运用不同的EDA electronic design automation)工具开发而成，因其接口规格不一定兼容，而造成SIP整合上的困难，SIP之间要进行组合，必须先制订一套通用的界面，如此一来才能顺利流通，而这也是目前国际 SIP业界正积极进行的工作。于是有了VSIA联盟的成立，试图建立硅智 财资料格式、测试方法、接口规格等业界标准，使SIP的建立有其标准与架构可循，然而尚需硅智财公司对规格的共同支持。

　　5.2 设计品质的问题
　　现今SIP的使用，仍存在品质、设计完整性不良或不适用的问题，对使用者的信心打击甚大，亦构成SIP广泛流通的一大障碍。近来SIP厂商多与晶圆代工业者合作，事先做到硅验证。SIP在设计或架构上可能存在侵犯第三者专利权的法律纠纷，SIP使用者虽可能是善意的第三者，但在法律上很难置身事外，所以在引进SIP时，技术人员与法务人员需合力研判，确保SIP的合法性，以免遭致无谓的损失。

　　5.3 功能切合度
　　许多SIP属于交换和外购的，SIP使用者并不清楚每一SIP的核心技术与确实规格。在交易过程中，交易双方又都深怕泄漏智能财产权与商业机密，对各自的产品与需求多有所保留，即使交易成功，对SIP的功能也不都能知晓。在使用许多SIP

　　进行SOC芯片设计时，SIP之间的功能是否能够契合是SOC最大的问题。

　　5.4 对半导体制程技术的挑战
　　很多IC、电子组件 (逻辑组件、静态内存、动态内存、非挥发性内存、混合讯号模拟组件、射频组件、影像感测组件、光学组件) 原先都各自运用不同的制程技术，而单芯片系统制程技术平台则须多元地将这些组件加以整合在同一个芯片上，其制程的复杂程度与SOC良品率的挑战，需要在制程 技术上加以解决。

　　5.5 对 IC封装技术的挑战
　　SOC单芯片系统IC的接脚数可能多达1,000-2,000，传统的封装技术已不适应，且高效能的单芯片系统IC也需创新性的封装技术来达到小型化、将干扰所产生的噪声降至最低、减少讯号延迟等要求。随着应用市场上3C产品成为主流产品，消费者对电子产品在轻薄短小方面的需求，加上IC制程 技术的突破，系统供货商对于应用产品所需的IC芯片，无不朝向微小化的趋势发展。

　　6 SIP的评估、定价和交易

　　SIP的提供者有如下几类：与制程相关的SIP通常由Foundy提供；而晶片设计公司由于设计特定的SOC系统单芯片也会产生SIP，往往设计公司会将此类SIP去交换或出售；另外一类SIP的提供者是专业的SIP公司，即Third Party SIP Provider。除第一种SIP之外，另外两种SIP都会涉及评估定 价和交易的问题。

　　SIP是一种商品，也是一种产权。SIP与其他商品和产权最大的不同在于，一般商品和产权的特性是排他使用或拥有的，而SIP的产权和使用可以无限分割，一个使用者并不影响其他使用者的效应。在这个特性上，SIP与产业标准和专利的特性相类似，也就是说，SIP的拥有者可以多次重复出售SIP的使用权；另一个特性是，SIP在交易过程中，存在着严重的信息不对称。购买者对SIP的使用特性和瑕疵不知晓，影响了购买者购买SIP，另一方面，因SIP是SOC的组成部分，如果发生SIP的侵权，那么诉讼和取证十分复杂，所以，在SIP的交易过程中，卖方会有意隐瞒许多有关SIP重要的信息，以免SIP相关KNOW-HOW泄露。在交易过程中，也会有一些信息可以流露相关SIP的特性，即SIP的交易次数，因SIP的使用特性是非排 他使用，SIP的交易次数越多，那么，意味着SIP越可靠。无论如何，因在交易中存在着严重的信息不对称，影响SIP交易的进行，同时，也影响了SIP的发展。

　　在SIP发展的初期，因SIP的数量比较少，通常采取买方和卖方直接交易的方式进行。随SIP的数量激增，一对一的方式已经满足不了需求，必需需要一个第三方的交易机构来进行评估、验证和交易，于是SIP MALL就产生了。

　　6.1 SIP的价值评估
　　SIP与实体产品有所不同，它通常表现为一个程序，基本类似无形资产，因此与实体评估方式不太相同的是，SIP的评价方式不大具有可比性。无形资产的评估方式基本有市场法、成本法和收入法三种，但这三种方法在评估SIP时都有其缺陷。为兼顾全面性，据SIP的不同特性使用不同的评估方法，评估出其价值后，依次给予各种方法不同的权 重，将其加总后得到该技术的合理估算价值，这称为鸡尾酒评估法。

　　除鸡尾酒评估法之外，技术因子收入法和选择 权估价法也通常是在SIP价值评估过程中常用的方法。

　　技术因子收入法通常采用市场资料和技术收入资料作为评估因子，所以被称为市场法和收入法之混合。但在决定评估因子时，由于SIP的买方与卖方对SIP的价值评估差距过大，必须借助会计师、专利律师和专业技术咨询顾问等第三方从技术面、法律面和技术面提出相关技术评估因子，力求全方位评估。

　　在购买SIP时，需考虑SIP的未来的不确定性所导致决策易变性，可以考虑将SIP看作选择权投资。选择权交易提供多种选择，可以将对该技术持不同看法的的人都进入市场进行交易，即可以活跃市场，也让市场参与者共同承担和降低风险。

　　6.2 SIP的定价原则
　　SIP到底如何定价，是一个值得非常关注的问题，是以一个软件程序定价还是以一个功能元件定价，即采用收取授权费的方式还是采取权利金的方式。在实际的SIP的交易过程中，逐渐形成一种以SIP的价值来区分收费模式的做法，以下的收费方 式为基本的原则：

● Star SIP 通常的收费是以授权费加上权利金；

● Standard SIP 一次收费授权；

● Foundation SIP 只收权利金。

　　6.3 SIP的交易
　　在整个SIP的交易过程中，必须注意法律上的问题，常见的法律的问题有两类：一类是和约上的争议，另外是被第三方控告侵害知识产权。为避免在SIP交易过程中侵权，需在整个SIP交易过程中将买卖双方的权利和义务透过和约的方式规范清楚。现将整个SIP交易过程中，以技术授权为例，整个法律活动叙述如下。

● 接触期

　　（1）签定保密协议：在SIP的授权过程中，双方需要交换部分技术文件，为保证日后不发生营业机密泄露，需要双方签署保密协议。

　　（2）SIP法律强度（legal strength）评估：(a)习知技术/专利侵权：若该SIP未申请专利，其专利主张范围是否涉及他人先前专利的习知技术 （Prior ART）；如该SIP已取得专利，了解该专利是否侵犯其他专利的可能。(b)高科技出口管制（export controlregime）：有些高度敏感的SIP，当地政府会基于政治或其他因素考虑加以限制。

● 签约期

　　买卖双方欲签署和约完成SIP交易前，买方需向卖方查证欲购买之SIP是否潜藏有法律纠纷。

● 结算期

　　双方订立SIP的买卖合同后，一旦有效后成立，对双方当事人即具有法律效益。

　　7 结语

　　SIP的发展是随SOC系统单芯片产生的，在半导体发展进入亚微米时代，SOC代表了半导体发展的方向，而SIP是影响SOC发展最关键的因素之 一。SIP的评估、定价、交易与售后服务，涉及法律、专利、技术、财务等各诸多方面，在实际 运做过程中，将遇到很多新的问题。如何构建SIP的交易平台——SIP MALL，使得SIP产业能正常发展，促进SOC的发展，是整体半导体产业界值得关注的问题。