晶心科 (6533.TW)》公司發展,業務介紹與現況

內容目錄

營運概況

(一) 業務內容

業務範圍

主要產品之營業比重

公司目前之商品項目

本公司是國內第一家專業CPU IP供應商,致力於提供低功耗高效能CPU與周邊PlatformIP,與必要之開發工具及軟體等。主要商品項目如下:

(1) 技術授權及服務收入,包括以下:
a. AndesCore™,是可組態 CPU 核心家族系列及其週邊重要 IP (Companion IP)(以下簡稱 AndesCore™)。
b. AndeSight™,是整合的軟體開發環境,是幫助軟/硬體開發、除錯之最佳化工具。(以下簡稱 AndeSight™)。
c. AndeStar™,32/64 位元混和指令集架構。(以下簡稱 AndeStar™)。
d. AndeSoft™,在 AndesCore™執行的優化目標,包括系統軟體、驅動程式及中介媒體等。(以下簡稱 AndeSoft™)。
e. AndeSentry™,安全防護架構,包含軟硬體的解決方案。
f. 授權費,本公司將 CPU IP 及 Platform IP 智財授權給 SoC 設計公司,並根據使用數量收取授權費。
g. Custom Computing 客製運算,依客戶需求提供高價值 CPU IP 設計、整合服務。
(2) 技術權利金:係指客戶使用本公司授權之 CPU IP,用以設計 SoC IC,並於量產成功後,本公司依銷售基礎計算之權利金。
(3) 技術維護服務及其他:維護費,係客戶每年支付維護費,以獲得 CPU IP 及開發工具的更新。其他包含指 AndeShape™整合性的硬體開發環境,包括開發平台及 Platform IP 等,用以幫助客戶快速開發 SoC;主要銷售給客戶及大學,作為研究開發、晶片除錯或是教學使用。(以下簡稱 AndeShape™)。

計畫開發之新商品

本公司持續開發符合客戶及市場的 RISC-V CPU IP,除了現有入門級的 32 位元 N22,中階 32/64 位元的 25/27 系列及高階超純量(superscalar) 45 單核及多核系列,接下來將陸續推出高階超純量亂序執行多核心處理器 AndesCore™ AX60 系列,全球首款 1024位元 RISC-V 多核心向量處理器 AX45MPV,以及全新設計低功耗且高度安全的入門級RISC-V 處理器 AndesCore™ D23。超純量處理器 45MP 系列榮獲由 EE Times 及 EDN主辦的 2022 EE Awards Asia 台灣區「年度最佳 IP/ Processor」,整合開發環境 AndeSight IDE V5.1 獲頒亞洲區「最佳開發工具獎」。持續加速開發滿足功能安全車規產品例如推出全球第一個全面合規 ISO 26262 標準的 RISC-V CPU IP N25F-SE,即將推出可支援DSP 擴充指令的 D25F-SE,也在開發滿足最高 ASIL 等級 ASIL D 的 45-SE 系列處理器。增強 ACE 功能增加對 45 系列處理器支持。持續加強 CPU 的安全功能,建構更完整的軟硬體架構,同時結合更多的夥伴,建立易於開發 SoC 的晶心生態系統。另外,我們將持續開發更高階的 CPU IP 以及更適用於加速 ML/AI 算法的深度學習加速器 IP。

產業概況

產業之現況與發展

嵌入式處理器矽智財授權,可分為以下幾種形式:

(1) 普通授權或稱軟核(Soft Core)授權:

一般以可合成的 RTL(Register Transfer Level)碼形式提供,客戶可以根據晶圓廠、製程、元件庫及效能、功耗、面積的需求,對處理器做最佳的邏輯合成(Logic Synthesis)和實體設計(Physical Design),缺點則是就如同普通程式碼一般,容易未經授權被不正當流出與不正當使用。實務上,授權廠商以合約法務條文來保護其軟核。

(2) 硬體核心(Hard Core)授權或簡稱硬核授權:

此種方式矽智財授權廠商須事先做完邏輯合成和實體設計,且綁定特定晶圓廠及特定製程參數。因其犧牲提供給客戶的選擇性,近年來授權廠商大都不再提供硬核產品。

(3) 架構授權(Architecture License):

具備較佳工程設計能力之授權客戶會希望能夠使用處理器的指令集架構來自行實作,以增加與標準授權產品不同的功能與特色,此時就需要採用架構授權。通常架構授權的費用會比普通授權高出許多。

本公司的業務則係以軟核授權為主。

產業上、中、下游之關聯性

本公司於整個 IC 產業鏈中之分工,由於產品需與 IC設計公司及 IC 設計服務公司接軌,故與 IC 產業上游的晶圓製造公司在硬體核心授權上進行合作之外,亦需要晶圓製造公司提供製程與標準元件庫等相關技術資料,以進行設計上的模擬與驗證。與 IC 產業位居上、中游之間的 EDA(電子設計自動化)公司,則同時為使用其電子設計自動化工具之客戶、於周邊電路矽智財上互補之技術夥伴以及在嵌入式處理器矽智財上競爭之多種關係。對 IC 產業下游使用 SoC 晶片之系統公司、電子製造服務廠與品牌廠商之間,則是間接客戶(使用 IC 設計公司所推出之 SoC 晶片)或直接客戶(自行開發晶片、或委託 IC 設計服務公司進行 SoC 專案)的關係。
矽智財供應商於 IC 產業之產業鏈中,分工如下圖所示:

產品之各種發展趨勢

面對方興未艾的智慧裝置、穿戴式電子、醫療電子與汽車電子、物聯網、5G 乃至於機器學習等種種應用,嵌入式處理器產品將於下列項目面臨更多挑戰與競爭:

(1) 處理器架構(Architecture):

因應各種應用之需求,處理器架構中亦需提供設計上之彈性,可依需求增加指令集擴充、浮點運算單元、數位訊號處理(DSP)、單指令流多資料流(SIMD)、向量處理器(Vector processor)、多核心處理器(multicore processor)以及客戶自訂指令集等功能單元。

(2) 節能與效能之間的平衡:

於技術層面上,節能與效能之間常會有所取捨,不容易兼得此兩者之優點。近年來在設計工具與方法提升、及業界實務帶來的觀念改變之下,除了追求低耗電之外,於效能-功耗-面積(Performance-Power-Area;PPA)指標上,如何得到晶片單位面積上的最合適效能與功耗,一直是 IC 設計產業努力的方向。

(3) 產業標準與生態系統:

隨著應用領域之推展,陸續有相關產業組織的成立,以及產業標準規格之制定。除了需隨著各種標準與應用的發展,適時推出對應的產品與解決方案。也需因應產業中專業分工的趨勢,配合各技術合作夥伴在產品、服務上發揮互補的效果,藉此提升生態系統的市場能見度與影響力,進一步擴大使用者的基礎。

產品之競爭情形

目前全球嵌入式處理器市場,主要供應商有 ARM、ARC、MIPS、SiFive 以及本公司。

台灣半導體產業擁有全球最完整的 Ecosystem,包括上游的化學材料與矽晶圓,中游的 IC設計業、IC 製造業、IC 封測業,以及下游的終端 PC/NB、手機及消費性電子為主的系統廠商,垂直分工、結構完整獨步全球。不僅 IC 設計業是全球第二,而晶圓代工、IC 封測業等更是全球第一。垂直專業分工、相互支援,產業群聚效果顯著及週邊支援產業完善。多年以來,大部分台灣 IC 設計廠商所推出的 32/64 位元 SoC 產品當中,最重要之嵌入式處理器多數是國外廠商的產品。本公司專注於嵌入式處理器矽智財及相關技術的研發與服務,對於台灣、中國與亞洲地區的半導體產業及 IC 設計產業來說,正好補足了長久以來所欠缺之關鍵矽智財的部分,更能夠藉由掌握嵌入式處理器關鍵技術,帶動 SoC 相關技術與核心元件之發展與產業價值之提升,而本公司也可藉此基礎進入歐美市場。

技術及研發概況

1、 最近年度(111 年)投入之研發費用為新台幣 559,679 千元。
2、 最近年度(111 年)及截至年報刊印日止開發成功之技術或產品

長、短期業務發展計畫

短期計劃

(1) 擴大在台灣的優勢,深耕與既有客戶的關係,協助客戶量產,加大台灣客戶對營收的貢獻。
(2) 掌握中國大陸半導體快速成長及 RISC-V 架構列為國家重點輔助發展的機遇,在北京、上海及深圳建立良好的業務及服務據點,快速累積質量並具的客戶基礎。
(3) 切入日本及韓國大型 IDM 或 IC 設計公司,做好基礎文件及服務形態,穩中求精,建立帶來長期收益的客戶群。
(4) 加強北美,歐洲及以色列業務拓展,以最低的成本並結合代理商體系,針對自己的優勢產品,在重點客戶上取得的重要成績。

長期計劃

(1) 以品牌結合第三方開發的夥伴,建立本公司的優勢生態圈,建立產品不可取代的優勢,擴大本公司在產業的影響力。
(2) 打進歐美主要的 IC 設計公司,系統廠或 IDM,提供差異化設計服務,擴大本公司在歐美的能見度及品牌知名度。
(3) 持續在高階 RISC-V CPU,打進主流的產品應用,建立本公司產品在客戶心中高品質及高效能的印象。
(4) 持續參與 RISC-V International 的技術(Workshop)及相關研討大會,積極參與規格的訂定及相關開發工具及軟體的研發。
(5) 持續以公司自辦的 RISC-V CON 研討會推廣本公司 V5 架構 RISC-V 處理器核心。

(二) 市場及產銷概況

市場分析

公司主要商品之銷售地區

市場占有率

目前市面上 32/64 位元嵌入式處理器矽智財主要的提供者為 ARM (SoftBank)、ARC(Synopsys)、MIPS、SiFive 及本公司。根據專長 CPU 技術市場分析專家的 Linley Group統計資料的計算標準,估計 2020 年使用 CPU IP 的晶片全球總出貨量約為 333 億顆,其中本公司 2020 年出貨量超過 20 億顆的市場佔有率約為 6.0%。2021 年本公司出貨量超過 30 億顆較 2020 年成長 50%。2022 年因全球景氣遲緩及 IC 產業鏈消化庫存等因素出貨量較 2021 年下滑至 20 多億顆,預期 2023 下半年起出貨量可望隨著景氣逐漸復甦再度回升且逐漸增加市占率。

市場未來之供需狀況與成長性

市場未來之供需狀況

當今市場的趨勢,不僅 3C 產品要求輕薄短小,其他高成長的電子產品領域,如工業控制、物聯網、汽車電子、醫療器材等,也均有多功能高整合的要求。在應用的催生,加上 IC 製程的進步,系統晶片(SoC)已成為 IC 晶片的主流。系統晶片是一種兼具系統整合與提供特定用途的晶片 IC,其內容必須包含具有運算功能的嵌入式處理器(CPU)、記憶體(Memory)、數位邏輯電路(Digital Logic Circuit)、類比電路(Analog Circuit)及其他必要的輸出入(I/O)介面。目前市面上可提供重複使用嵌入式處理器矽智財的公司只有 ARM、ARC、MIPS、SiFive、本公司及歐美幾家的小型公司。本公司是亞洲第一家上市公司提供 32/64 位元 RISC-V 處理器及其發展平台的智財,不僅藉地利之便提供泛太平洋地區(包括中國)及日本韓國最完整的解決方案及服務,且持續將業務觸角拓展至歐美地區。
根據 MarketWatch 的預測,全球系統晶片(SoC)的市場規模在 2021 年~2024 年間預測將成長到 253 億美元,期間中年複合成長率為 6%。根據 Research Andmarkets 市場分析機構的預測,對於多核心處理器的需求從 2020 年的 603 億美元到 2027 年的1,727 億美元,其複合成長率為 16%。本公司的技術與產品已成功切入系統晶片各項應用領域,例如:行動通訊的各種裝置、家用市場的數位電視、無線通訊、物聯網、企業用市場的網路及其儲存裝置、還有智慧裝置、人工智慧及各種微控制器等,對本公司的未來營收成長均可望有極大的助益。

市場未來之成長性

由於 IC 製程的多樣性及系統晶片的日益複雜,為降低設計人力的需求及縮短晶片研發的時間,單一晶片使用的智財(IP)也越來越多。根據 Marketsand Markets 市場分析機構的預測,全球智財的營收到 2025 年可達 73 億美元。SemicoReserach 則對於RISC-V CPU 核心的預測,到 2025 年可達 624 億顆,從 2019 到 2025 的年複合成長率為 146%。在新興應用上,根據 DBS Asian Insights 的預測,到 2030 年,全球物聯網裝置元件市場規模達到 1,250 億顆。關於 5G 的市場,Facts and Factors 預測到 2026年,其產值可到 261 億美金。相對於 2019 年的 26.7 億美金,年複合成長率為 38%。另外根據 Tractica 的預測,人工智慧深度學習晶片組的出貨量到 2025 年將達 4,120萬個單位。以本公司目前在全世界使用 CPU IP 的晶片年出貨量小於 10%佔有率的低基期,包括 RISC-V 為基礎的系統晶片快速成長,物聯網裝置應用及人工智慧的高消費量及 5G 裝置的高成長,以及車用晶片伴隨新能源車產業崛起加速成長下本公司的營收成長率將可望隨之進一步大幅提升。

競爭利基

(1) 創新的 32/64 位元指令架構 AndeStar™

本公司的指令集架構從最初的 V1、V2、V3 到現在包含 RISC-V 指令並且結合之前版本所有優點的 V5 架構,一直是以創新為其發展原則。不僅採用 16/32 位元混合的指令架構,並且發展出數項創新架構;例如:StackSafe™ 是一種硬體堆棧保護(Hardware stack protection)機制,可增加軟體的可靠度。CoDense™則是縮小程式碼大小的技術。包含其他增加處理器效能的指令,目前已獲得包括美國,中國及本國數十件與 AndeStar™架構有關的專利。

(2) 具有國際知名度
(3) 具有領先業界的 AndesCore™處理器效能效率

本公司的 AndesCore™處理器在設計初期就以成為業界的領導廠商為目標,在設計上有兩大強處,一個是面積效能,一個是省電效能。也就是說用最小的面積或功耗即可達到最佳效能需求;尤其在省電效能方面,平均而言,領先業界領導廠商 30%以上。

(4) 直覺且標準的 AndeSight™軟體發展工具

本公司的AndeSight™軟體發展工具包含客戶容易上手的圖型界面整合研發環境(IDE)及支援的工具鏈(Toolchains)。對於程式開發,它具備高度優化產生執行快速且精簡程式碼的編譯器,純 C 的嵌入式編程環境,並為微控制器應用而優化的 C 程式庫。這些工具大幅縮短客戶開發軟體的時程,並提升其品質。

(5) 廣泛的 AndeSoft™軟體堆疊

針對不同的應用,系統晶片(SoC)的完整架構包含底層的硬體架構平台以及架於其上多層次軟體組成的軟體堆疊。本公司針對不同的應用提供廣泛的 AndeSoft™軟體堆疊包裝,包括 Linux 作業系統、付費和開源碼的即時作業系統(RTOS)、裝置趨動軟體(Driver)以及中介軟體(Middleware)等。

(6) 彈性可配置的 AndeShape™平台 IP

本公司提供以常用周邊 IP 組合而成的數位軟核平台 IP,提升了客戶產品開發設計的效率和品質,縮短產品上市的時間。這些平台 IP 可適用於任何半導體製程,還可在本公司的 FPGA 發展板上進行評估及發展軟體程式。透過它們靈活而且多樣化的配置,客戶可選取最適合的 IP 配置,加入自己的模組(Modules),並且只需要驗證自己的設計即可。值得一提的是 AE200 家族,可提供一個完整驗證的整合式平台,涵蓋大部分微控制器(MCU)都需要使用到的功能,讓客戶快速切入 32 位元 MCU的市場。AE300 家族平台 IP 則可支援進階的 32/64 位元 AXI/AHB 匯流排系統平台,並且可支援 32 位元,64 位元和 128 位元資料寬度之間互相轉換,及不同標準匯流排之間轉換的需求。

(7) 具有完全自行研發設計的整體解決方案

本公司所提供的整體解決方案,包括 AndesCore™處理器 IP、AndeSight™圖型介面的整合開發環境、軟體工具鏈及硬體發展平台,均完全由內部研發設計,因此不論成本及未來的發展均具有優勢。

(8) 精銳的合作夥伴

目前本公司的合作夥伴已超過 180 家,包括知名軟硬體智財(IP)公司、晶圓代工廠、設計服務及軟體工具公司等。例如:台積電、聯電、格羅方德半導體(晶圓代工廠)和英特爾、智原科技、創意電子、世芯電子、INVECAS 、Silex Insight(設計服務)、力旺電子(記憶體矽智財)、Veridify Security、Secure-iC(安全 IP)、Kneron(人工智慧 IP)、Imagination(GPU, Bluetooth IP)、Rafael(RF IP)、Mentor Graphics(仿真平台)、Micrium、RT-Thread、Acoinfo SylixOS (即時作業系統 RTOS)以及Lauterbach、和 J&D (軟體工具公司)。除此之外,本公司的產品已經通過台積電嚴格的品質審核成為其 Open Innovation Platform(OIP)計畫中推薦使用的處理器智財(IP),不僅提高本公司的知名度,對公司產品的銷售也有很大的助益。本公司成為RISC-V International 的創始會員後,吸引多家相關廠商結盟例如: UltraSoC(除錯及追蹤智財)、Imperas(軟體模擬及虛擬平台)、Rambus、Tiempo、Dover Microsystems、Hex-Five、ZAYA、eShard、Thales(安全智財及平台)、SEGGER、IAR、Ashling(軟體工具公司)以及 DeepLite、Skymizer (人工智慧軟體)、Expedera (人工智慧 IP) 、Multicoreware(各式計算軟體庫)、PerfXLab (Open CV:電腦視覺庫) 、和 Codeplay(Open CL:開放計算語言)。繼推出支持功能安全車規產品後,陸續吸引許多做車規相關廠商結盟例如: Vector (AUTOSAR OS)、FPT Software (AUTOSA 軟體服務)、Tasking(嵌入式產品開發工具)、LDRA (軟體測試)、Parasoft (軟體測試)、Beanpod Tech (嵌入式安全軟體)、和 TrustKernel (嵌入式安全軟體),進一步擴大合作夥伴的規模。

發展遠景之有利、不利因素與因應對策

發展遠景之有利因素

A. 進入門檻高
B. 系統晶片市場成長迅速且廣大
C. 中國大陸 IC 產業發展迅速
D. 根據市調機構 Semico Reserach 的預測,RISC-V CPU 核心,從 2019 到 2025 的年複合成長率為 146%。並且到 2025 年可達 624 億顆。晶心是 RISC-V 國際協會的創始首席會員並且是董事會及技術指導委員會(Technical Steering Committee)的成員。可以第一手掌握市場趨勢及技術。

發展遠景之不利因素與因應對策

A. 人才成長不足
因應對策:
a. 本公司透過內部與外部的教育訓練,長期培育研發人才,並與一流大學(台、清、交、成、中正等)進行研究或實習等合作計畫,以傳承技術並招攬未來的優秀人才。
b. 選擇性的從國外招聘有相關經驗的高端關鍵人才。
c. 申請電機、電腦相關科系研究所畢業的替代役學生,進行長期的培訓。
d. 實施員工持股信託計畫,使員工成為股東,增強向心力。
e. 發行員工認股權憑證或限制員工權利新股以留住人才。
B. 缺少客製化標準元件庫及記憶體矽智財
因應對策:
a. 加強設計的架構,減少因不同標準元件庫及記憶體產生的差異性。
b. 與專業標準元件庫及記憶體矽智財公司強化策略聯盟,增強競爭力。
C. 多元的應用市場目標
因應對策:
a. 加強市場分析及訪問客戶,將資源投注於有最佳投資回報的市場。
b. 尋找更多的策略夥伴合作,以最少的公司資源提供客戶最佳的整體解決方案。

主要產品之重要用途及產製過程

主要產品之重要用途

本公司全力投入創新架構高效能/低功耗的 32/64 位元嵌入式微處理器及相對應系統晶片發展平台的設計與發展,擁有微處理器、系統架構、作業系統、軟體發展工具鏈等技術,對全球快速成長的嵌入式系統應用提供服務。可使用於 SoC、IC 等領域,應用產品類型如下:
(1) 數位消費性電子產品
(2) 移動通信方案
(3) 網際網路方案
(4) 衛星定位
(5) 嵌入式系統方案
(6) 多媒體方案
(7) 精簡型電腦
(8) 記憶體儲存裝置
(9) 感測融合
(10) 穿戴式產品
(11) 物聯網
(12) 功率 IC
(13) 觸控面板控制器
(14) 智慧型電表
(15) 工業控制
(16) 醫療儀器
(17) 車用電子
(18) 人工智慧/機器學習
(19) 數據資料中心

主要產品之產製過程

本公司為 CPU IP 供應商,並無生產實體產品,其提供 IP 服務之流程圖如下圖所示:

主要原料之供應狀況

本公司是以銷售 32/64 位元處理器矽智財及其發展平台的專業公司,主要產品為矽智財軟核程式碼及軟體工具,無須生產。而支援產品展示及客戶開發的 AndeShape™ 發展板類產品主要之原物料包含 PCB 印刷電路板、FPGA 可編程邏輯閘元件、OM/Flash/DDR 記憶體/記憶體模組、各式邏輯/類比/控制 IC 元件、振盪器、各式連接器/線材等,皆來源為委外生產及採購。本公司對供應商之選擇條件首重品質穩定,故各項原物料之供應狀況皆良好無虞。

最近二年度任一年度中曾占進(銷)貨總額百分之十以上廠商(客戶)名稱及其進(銷)貨金額與比例,並說明其增減變動原因

主要進貨廠商名單

增減變動原因︰本公司因計畫性生產備料,故廠商進貨係依產品排程及原物料需求類別影響有所變動。

主要銷貨客戶名單

增減變動原因︰主要銷貨客戶比率變動主要係因每年度授權合約及權利金收入變動所致。

最近二年度生產量值

最近二年度銷售量值

(三) 從業員工最近二年度及截至年報刊印日止從業員工人數、平均服務年資、平均年齡及學歷分布比率