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AI 趨勢下的 ASIC 與 xPU 的發展報告中提到,上游 IP 設計商將受惠於各種 xPU / ASIC 需求爆發而成長,特別是處理器的部分,隨著各種運算卸載,對處理器 IP 的需求也會日益重要,而在台灣 IP 產業中,晶心科深耕處理器 IP 十數年,且跨入開源的 RISC-V 架構中,未來隨 AI 發展加速,公司的 RISC-V 處理器 IP 將能直接受惠。看完這篇報告,你將了解以下幾件事情:

  1. 什麼是 RISC-V? RISC-V 介紹
  2. 晶心科做什麼?晶心科公司簡介
  3. 晶心科在 RISC-V 產業的地位
  4. 晶心科 RISC-V IP 產品介紹

♦ 延伸閱讀:AI 趨勢下「運算卸載」會帶來哪些 ASIC 與 xPU 的發展?

 

什麼是 RISC-V(RISC Five)?RISC-V 會用在哪?

RISC-V 是一種指令集 / 指令集架構 ISA(見註)(Instruction Set Architecture),為設計處理器前,依功能、應用等需求所決定要採用的通用電腦語言,而基於這個語言,才能規劃設計後續執行這個程式語言的處理器核心微架構。

讀者可以把設計 CPU 理解成是在蓋房子,決定指令集的概念,就會像是蓋房子前要決定是用哪一種規範來蓋房子,例如是要用蓋 15 層樓以上的商用大樓規範來蓋,還是 3 層樓的平房規範來蓋,有了這些規格後,各家微處理器公司才能依此來設計自己的處理器,也因此,同樣是採用 RISC-V,也還是會有 SiFive、晶心科等不同公司推出自有設計的處理器微架構 IP。

而只要程式是基於 RISC-V 指令集所寫出來或是編譯出來的軟體,應該都能正確的在這些處理器上執行。

指令集依類型可分為複雜指令集 CISC(Complex Instruction Set Computer) 及精簡指令集 RISC(Reduced Instruction Set Computer),兩者差異主要在運作模式及指令數量。

舉例來說,若要執行「將蘋果放進冰箱」的指令,CISC 會有單一個指令對應將蘋果放進冰箱,但 RISC 就會將指令拆成打開冰箱、放入蘋果、關閉冰箱等多個基本指令的組合。故同一運算週期內,CISC 可運行較複雜的指令,因此多應用在伺服器、PC / NB 等需要複雜運算的領域,代表架構有 x86;而 RISC 由於多依靠基本指令,故指令數目較 CISC 少,具體積小、低功耗的特性,多應用在手機、IoT 等領域,代表架構有 ARM、RISC-V、MIPS、PowerPC 等。

註:指令集是軟體跟硬體間的溝通介面,一般常見的 C、Java 等高階語言寫完若要交由 CPU 處理,就需要有指令集去描述要執行的動作,如加法、乘法等,讓 CPU 知道要執行什麼。

 

RISC-V 憑藉開源、客製化的優勢,成爲目前指令集重要的第三方勢力

指令集架構最大的門檻在生態系建立,每更新一代指令集都要能相容舊有設備,因此目前市場仍由發展時間長的 x86 及 ARM 架構為主流,呈寡佔市場,兩種架構各自佔領了 PC / NB / 伺服器(x86 市佔逾 80%)及手機(ARM 市佔近 100%)領域。

RISC-V 雖然生態系仍不成熟,但憑藉核心優勢「開源」,也就是任何人都可以下載基本的 RISC-V 指令集,而後自行設計出處理器,不用向任何機構付錢,再加上車用、AI 等新興應用的成長,讓不少廠商開始佈局 RISC-V。此外,由於 RISC-V 與 ARM 同屬 RISC 陣營,未來有機會讓 Android 等原本跑在 ARM 之上的軟體可以兼容於 RISC-V,有機會快速打開其應用生態系。

資料來源:富果研究部

 

晶心科—全球 RISC-V 處理器 IP 領導廠商

晶心科成立於 2005 年,是授權 IP 給客戶去設計 IC 的處理器 IP 供應商,創立背景是台廠為了不被 ARM 制約,希望在台灣自研處理器的背景下誕生。從一開始自研的 V3 架構(見註),發展到如今轉型完的 V5(RISC-V)架構,研發之 IP 已廣泛應用到 AI、IoT、電動車等領域,實際採晶心科 IP 之晶片量產數量也已超過百億顆,是目前全球前五大處理器 IP 廠商。

公司主要商業模式為研發 IP,然後授權給客戶設計成 IC 量產,此商模下的收入來源可分為一次性的授權金以及持續性的權利金與技術維護費,2023 年各佔 63% 及 37%(權利金 22% + 技術維護 15%),以下分別介紹:

  1. 授權金:採用晶心科 IP 需支付一筆授權金,以獲得該 IP 使用及後續進行晶片設計的權利。由於取得 IP 授權是 IC 設計中最重要的部分之一,加上 IP 技術門檻高,因此授權 IP 每案通常都會高達上百至上千萬元新台幣(以下同),是目前晶心科主要營收來源。
  2. 權利金:為客戶使用晶心科 IP 設計完晶片後量產收取的費用,過程平均會耗時 3-4 年設計,最終量產機率通常約 30-40%,晶心科會再依客戶生產晶片的數量 / 晶心科 IP 核心用量,收取每片 / 每核心一定的權利金。
  3. 技術維護:IC 設計的過程中通常會需要技術支持、技術服務、硬體軟體 IP 或工具更新、訓練開發設計平台使用等等,這些服務基本上都是由晶心科所提供,為每年收費一次。

註:V3 架構是晶心科以 RISC 類型而設計的自研指令集

 

依靠聯發科支援,讓公司 IP 在創業初期就獲得許多 IC 設計廠的採用

晶心科當初是由聯發科董事長蔡明介領導成立,聯發科除了挹注資金,也透過其 IC 設計的影響力,帶動其他台灣 IC 設計業者採用晶心科 IP。此外,晶心科也因承載台灣對自研處理器的期望(2002 年矽導計畫),後來更引進了行政院國家發展基金投資,與聯發科共同成為主要法人股東。

資料來源:晶心科年報、季報

 

經營團隊多是從晶心科創立之初任職至今,顯示公司創始成員凝聚力高

晶心科的開始來自智原科技(3035)內部的處理器專案,成熟後便由現任聯發科董事長蔡明介、晶心科執行長林志明及技術長蘇泓萌從智原獨立出來,成為現在的晶心科,後來也延攬了技術團隊開創產品線,至今創始團隊都無人離開過公司,凝聚力相當高。此外,由於公司近期美國業務強勁,故美國子公司也持續擴大銷售、行銷發展、市場、技術服務與設計等團隊。

資料來源:晶心科年報、網站

 

晶心科為全球各大 RISC-V 機構中的創始會員及董事會成員,積極參與產業發展決策

晶心科在 2016 年決定轉入 RISC-V 架構後,便同其他科技大廠共同支援 RISC-V International Association(由 RISC-V 基金會搬遷至瑞士轉型)成立,並成為創始會員之一,雖然每年需要支付不少會費,但卻是在 RISC-V 發展中不可缺席的一環,因為在 RISC-V 產業仍新,需要制定許多規範的背景下,擁規範制定權的創始會員能提早接觸到規範內容,盡快推進產品研發,讓公司能在規範訂定後更迅速地推出對應的產品搶佔市場。

 

目前 RISC-V IP 產業中,晶心科具領導競爭力地位

晶心科的競爭力,主要可從技術、地緣及財務三層面來看:

技術方面,不同於多數 RISC-V IP 廠商多著重在特定領域(伺服器、AI 等),晶心科是業界少數能提供完整產品應用布局的處理器 IP 廠商,除了依性能有低中高階的產品線,應用面也有對應核心 AI 運算、車用、邊緣 AI 等應用推出相關 IP。完整的產品布局除了使晶心科較不易受單一產業風險影響,也能提供客戶更多元化解決方案。

地緣政治方面,目前全球一線的 RISC-V IP 廠商除晶心科之外,多為美系(SiFive)或中系(平頭哥)廠商,然在中美競爭下,美國用中國 IP 或中國用美國 IP 的機會將越來越少,故身在中間地帶的台廠晶心科,將有機會能同時打入中美兩大重要市場。

財務方面,由於晶心科早在 2005 年便踏入了處理器 IP 產業,因此相對許多 2015 年 RISC-V 出現後才加入的廠商,十數年合約的累積下,每年依靠舊有 V3 架構之產品量產已有穩定的權利金收入,財務壓力較其他 RISC-V IP 廠商少許多。

註:由於 SiFive 未上市,故能找到的最新資料為 2020 年 SK 海力士年報中出現的數據

資料來源:富果、SK 海力士年報

♦ 延伸閱讀:中美晶片禁令下,晶心科 RISC-V 如何加速多元晶片發展?

 

晶心科 IP 目前以 RISC-V 架構為研發重心,目標是完善產品組合

公司產品線依指令集可分為自研架構 V3 及開源架構 V5(RISC-V)的處理器 IP,目前 V3 已停止推進,研發重心以 RISC-V 為主。因此營收上授權金收入(63%)以新架構 RISC-V 為重,權利金收入(22%)以進入量產之舊架構 V3 為重。

晶心科 IP 產品可依性能以及應用各維度區分,依性能面來看,低中高階產品分別對應 25 / 27、45 及 60 系列(數字越高越高階),應用則從低階 IoT 端的 MCU 到高階 AI 用的運算單元都有;若依應用面來看,則可分為 N(嵌入式控制)、D(計算加速)、A(支援 Linux)、-SE(支援車用功能安全)系列等四種產品線。

註:紅字為 2024 年規劃推出之新品,綠字為正在規劃之產品

資料來源:晶心科法說、網站

隨 AI、車用發展加速,需求上升,公司持續推出新產品加速佈局

AI 及車用的趨勢下,晶心科也推出相關產品加速佈局,目前主要以 SE 系列、AX60 系列及 AndesAIRE 為主力產品:

  1. SE 系列:為針對車用晶片推出的車規級 RISC-V IP,2024 年隨研發人員到位、車用晶片生態成熟後將加速發展,預估 2024 年推出三款不同類別的車規 RISC-V IP,包含更低功耗並應用於安全裝置的 D23-SE、計算加速的 D25F-SE 及中階且相對高性能的 D45-SE。
  2. AX60 系列:針對 HPC、AI 等高速運算所推出的高效能 IP 產品線,是目前公司的發展重心,2023 年底剛推出便已獲得 AI 與 GPU 設計公司客戶所採用,目前也有數家客戶正進行洽談,此外,此系列也是公司目前 ASP 最高之 IP,平均每顆 IP 授權金可高達台幣 3,000-6,000 萬元。
  3. AndesAIRE:2023 年中推出之邊緣端 AI 解決方案,完整的解決方案包括主處理器 IP、加速處理器 IP、AnDLA I350 AI 加速器 IP、NN SDK 神經網路軟體開發套件、NN Library 神經網路庫、ACE 擴充指令集等,客戶可依需求自行調整所需之方案,彈性高且完整的方案也可協助客戶加速導入邊緣端 AI 應用。

從以上三大產品線可以發現,公司除了增加產品組合(車用 SE 系列),也持續提升產品價值(AndesAIRE),相當積極地因應產業趨勢去推出新產品,而且從部分產品推出不久便被客戶採用,也可發現其需求的強勁,在公司加速佈局的情況下,未來勢必也更有機會拿下更大的市場份額。

 

結論

隨 RISC-V 生態系漸趨成熟,而晶心科耕耘 RISC-V 產業十數年的經驗累積,加上產品佈局完整、擁地緣及財務優勢的情況下,預期能在未來產業發展中,成為主要受惠廠商之一。

上篇主要著墨於 RISC-V 產業現況及晶心科的公司概況,下篇將分析晶心科兩大成長動能(中國市場及 AI 運算)及財務估值,歡迎讀者持續關注。

 

自我揭露與聲明:

本人/本撰寫相關團體( 以下簡稱我 )目前有持有本文提到之股票的多方部位,且預計會在未來 72 小時內增加持股。我與本文所提到的公司沒有商業關係,撰寫本文僅為分享,並無收取任何報酬。本文之資訊僅供分析參考,不保證內容之完整性與正確性,也不構成任何買賣有價證券之要約或宣傳。

責任編輯:邱翊雲(合格證券投資分析人員)

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Fugle 富果研究團隊 / 師大企管系
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