哪些芯片(pian)不(bu)容易(yi)被國(guo)產化？
發(fa)布日期(qi)：
2022-01-06

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1、X86處理器



2019年(nian)，AMD CEO 蘇(su)姿(zi)豐（ LisaSu）證實，AMD不再向中國(guo)公司(si)（天津海(hai)光(guang)）授權其新的(de)X86 IP產(chan)品。另外值得一(yi)提的(de)是，國(guo)產(chan)X86芯片廠商(shang)兆芯從威盛獲得的(de)X86授權也已(yi)經于2018年(nian)4月到期。這也意(yi)味著國(guo)產(chan)X86芯片前景再度陷入了一(yi)片黯淡！

國產X86技術來源(yuan)
眾(zhong)所周知，在PC/服務(wu)器(qi)處(chu)理(li)器(qi)市(shi)場，Intel的(de)X86架(jia)構(gou)(gou)憑借出色(se)的(de)性能獨步天下，再(zai)加上曾與微軟Windows的(de)深度結(jie)盟，使得整個PC應用生(sheng)態都是(shi)(shi)圍繞(rao)著Intel的(de)X86架(jia)構(gou)(gou)而構(gou)(gou)建。對于國(guo)產(chan)(chan)處(chu)理(li)器(qi)廠商(shang)來說，如果要進入(ru)PC/服務(wu)器(qi)市(shi)場，X86架(jia)構(gou)(gou)無疑(yi)是(shi)(shi)首選。特別(bie)是(shi)(shi)在“國(guo)產(chan)(chan)自主可控”的(de)需(xu)求背(bei)景之下，國(guo)產(chan)(chan)X86架(jia)構(gou)(gou)芯(xin)片也就有了“市(shi)場”。

我們都知道X86架(jia)構(gou)是(shi)Intel的(de)(de)(de)(de)知識(shi)產權，國產芯(xin)片(pian)廠商要做X86架(jia)構(gou)芯(xin)片(pian)，首先需(xu)要解決的(de)(de)(de)(de)就是(shi)X86技(ji)術授(shou)權的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。對(dui)于Intel來說，顯然是(shi)不會愿意向中國大(da)陸芯(xin)片(pian)廠商授(shou)權X86架(jia)構(gou)的(de)(de)(de)(de)，所幸的(de)(de)(de)(de)是(shi)除了Intel之外，AMD和臺(tai)灣威盛都有著X86技(ji)術。

AMD
1981年，作為PC市場的后進入(ru)者，為了(le)快速推(tui)出產(chan)品，重新樹立技術領先形象，IBM破天(tian)荒使用了(le)開放式的體(ti)(ti)系(xi)架構，并對PC機兩(liang)大核心(xin)部件——操作系(xi)統(tong)與微處理器采取外包(bao)策略。當(dang)時可(ke)供IBM選擇(ze)的微處理器廠家，除(chu)了(le)Intel之外，至少包(bao)括：摩(mo)托(tuo)羅拉(la)、Zilog、國(guo)民半導(dao)體(ti)(ti)（National Semiconductor）、仙童半導(dao)體(ti)(ti)以及AMD。

盡管在(zai)技(ji)(ji)術實力上(shang)，Intel略占(zhan)上(shang)風，但是(shi)要獲取IBM絕對支持(chi)仍非易事！因為身經百(bai)戰的IBM知(zhi)道，如果將微(wei)處(chu)理器(qi)完全放給一家供(gong)應(ying)(ying)商，很有(you)可能造成其坐大難控，為此IBM強烈(lie)要求其微(wei)處(chu)理器(qi)供(gong)應(ying)(ying)商必須將技(ji)(ji)術授權給第二供(gong)應(ying)(ying)商，“我開放，你(ni)開放”！

接下來的(de)故事(shi)幾乎(hu)沒有懸(xuan)念，深厚的(de)歷史淵源、多(duo)年(nian)的(de)合(he)(he)作關系(xi)、技(ji)術(shu)上(shang)的(de)適宜落(luo)差更重要的(de)是(shi)微(wei)處理器市場的(de)藍海誘惑使得(de)Intel與AMD很快一拍即(ji)合(he)(he)。Intel開放(fang)技(ji)術(shu)，全面授權AMD生產x86系(xi)列處理器，而AMD則放(fang)棄了自己的(de)競(jing)爭產品，成為Intel后備供(gong)應商。雙方(fang)聯手合(he)(he)作，終于(yu)拿下了IBM的(de)訂單，也從(cong)此鎖定(ding)了個人(ren)電腦技(ji)術(shu)發展路徑！正如(ru)多(duo)年(nian)后，在(zai)對Intel的(de)訴訟中，AMD反復強調(diao)的(de)“AMD的(de)支持(chi)使Intel立(li)即(ji)從(cong)半導(dao)體公(gong)司的(de)合(he)(he)唱隊員(yuan)變成了個人(ren)明星”！

威盛
早在2009年，美國FTC對英(ying)特爾(er)提起了反(fan)競爭(zheng)行(xing)為訴訟，指(zhi)控英(ying)特爾(er)違(wei)反(fan)了美國1914 年《聯(lian)邦貿易委員會法》第(di)五章的(de)規定(ding)，并認為英(ying)特爾(er)涉及的(de)范圍相比(bi)違(wei)反(fan)反(fan)壟斷法更為廣泛，是屬于不公平手段的(de)競爭(zheng)和欺騙性商業行(xing)為，因此不能仿(fang)效(xiao)像反(fan)壟斷違(wei)法般通過(guo)賠款了事。

雖然(ran)Intel對(dui)此并不(bu)承認，但是最終還(huan)是與FTC達成了和解(jie)。根據和解(jie)協議(yi)，Intel被禁止以賄(hui)賂(lu)手段(duan)要求計算機廠(chang)(chang)商只采購(gou)Intel的(de)芯片并拒絕采購(gou)其他(ta)廠(chang)(chang)商的(de)芯片，同時亦禁止向采購(gou)對(dui)手產品的(de)廠(chang)(chang)商采用(yong)惡意報復行(xing)為。

此(ci)外，和解協議(yi)還要(yao)求Intel修改與 AMD 、 NVIDIA 、威盛的知識產權協議(yi)，令以上公(gong)司(si)(si)能(neng)擁(yong)有(you)較大自(zi)由度(du)與其他公(gong)司(si)(si)合(he)并(bing)或者合(he)資而(er)(er)不會(hui)受(shou)到Intel專(zhuan)利(li)訴訟(song)威脅，而(er)(er)且Intel還需(xu)要(yao)向威盛提供的X86授權協議(yi)延(yan)長五(wu)年至(zhi)2018年4月(yue)，并(bing)將 PCI-Express 總線作為關鍵接口保留(liu)至(zhi)少六年。而(er)(er)至(zhi)2018年4月(yue)之后，威盛不能(neng)再使用英(ying)特爾新的X86專(zhuan)利(li)，但是舊的專(zhuan)利(li)仍可持續使用。

此外， Intel 亦需要向開(kai)(kai)發人員開(kai)(kai)放 Intel 計算機編(bian)譯(yi)程(cheng)序在 Intel 芯(xin)片和非(fei) Intel 芯(xin)片之(zhi)間的差異，同(tong)時允許任何軟件商使用非(fei) Intel 編(bian)譯(yi)程(cheng)序編(bian)譯(yi)軟件。

隨后(hou)，威盛先后(hou)推出了C3、C7、Eden、Nano等一系列的產(chan)品，但始終只能在(zai)嵌入式市場(chang)上混口飯吃，規模也不大。

威盛與上海(hai)兆(zhao)芯
2013年4月，由上海市(shi)國資委下屬上海聯(lian)和投資有限公司和臺灣威(wei)盛集團所屬公司合(he)資成立了上海兆芯(xin)集成電路有限公司，中方國資占(zhan)據控(kong)股(gu)地位（持股(gu)約(yue)80%）。上海兆芯(xin)因此也順利從(cong)威(wei)盛那里獲得(de)了X86架構的(de)授(shou)權。

兆(zhao)芯(xin)(xin)成立之后(hou)不(bu)僅承接(jie)了(le)國(guo)家核高(gao)基1號專(zhuan)項，還獲得上(shang)海市政府不(bu)遺(yi)余力的(de)支(zhi)持，成為(wei)一家不(bu)差錢的(de)公司，據說到(dao)(dao)前(qian)前(qian)后(hou)后(hou)獲得國(guo)資(zi)委(wei)巨資(zi)補貼(tie)超過了(le)56億。因此，即(ji)便(bian)兆(zhao)芯(xin)(xin)不(bu)具備(bei)造血能力，也(ye)不(bu)愁吃喝。而(er)兆(zhao)芯(xin)(xin)的(de)ZX系列CPU也(ye)一直被外(wai)界質(zhi)疑是穿(chuan)著馬甲的(de)威(wei)盛產品（比如，ZX-A到(dao)(dao)ZX-C就與威(wei)盛的(de)NANO如出一轍(che)）。而(er)威(wei)盛自己也(ye)爛泥扶不(bu)上(shang)墻，處理器的(de)技術(shu)遠遠落后(hou)Intel和AMD兩(liang)三代以(yi)上(shang)。

不(bu)過，也有業內人士，自(zi)ZX-D開始，已經不(bu)再是(shi)基(ji)于威盛的產品。目前(qian)兆(zhao)芯最新的“KX-6000系列(lie)”，號稱綜合性能約(yue)等于英特爾第七代酷睿i5-7400。

不過(guo)，隨著(zhu)威盛與英特爾(er)(er)的(de)X86授權協議于2018年(nian)4月到(dao)期之后，威盛已經無法在使用英特爾(er)(er)新(xin)的(de)X86專(zhuan)利及(ji)相關軟件，這也意味著(zhu)兆芯(xin)未來的(de)X86產品升級遇阻(zu)，雖然(ran)其(qi)仍然(ran)可以(yi)使用舊的(de)X86專(zhuan)利，但是前景已是一片黯淡。

AMD與天津海光
2016年，AMD 與(yu)中(zhong)國天(tian)津海光先進技術投資(zi)有(you)限公司(si)（THATIC）成立合資(zi)公司(si)——中(zhong)科海光，可(ke)以(yi)利(li)用AMD的X86技術和 SoC IP 用于芯片開(kai)發(fa)。為此，AMD獲得了(le)價值2.93億美元的現金，包括(kuo)特許權使用費 。

需要指出的(de)是，根據(ju)英(ying)特(te)爾當(dang)初與AMD的(de)X86技術授(shou)權協(xie)議，AMD無權向第三方授(shou)權X86技術。不過，在當(dang)時AMD公司的(de)發言人就曾經就這次合作進行了解釋(shi)，表示與中國的(de)協(xie)議并不違2009年AMD與Intel簽署的(de)交叉許可協(xie)議。

因(yin)為合資(zi)公司(si)所(suo)有(you)權結(jie)構不(bu)同，而(er)且轉讓給中(zhong)國(guo)的所(suo)有(you)信(xin)息(xi)都符合美國(guo)出(chu)口法規。天津海(hai)光和(he)AMD成立的合資(zi)公司(si)確(que)實可(ke)以(yi)修改AMD的CPU核，變相享有(you)X86授權，而(er)海(hai)光公司(si)可(ke)以(yi)通(tong)過購買合資(zi)公司(si)研發的CPU核，開發服務器(qi)CPU，不(bu)過僅僅局(ju)限于(yu)中(zhong)國(guo)市場(chang)。

合資(zi)公司成立之(zhi)后，很快就推(tui)出了基于AMD第一代(dai) Ryzen和EPYC的(de)(de)Zen架構(gou)的(de)(de)產品(pin)，并成功(gong)應用到了曙光(guang)(guang)服(fu)務器里。而根據(ju)今年5月曝光(guang)(guang)的(de)(de)信息顯示，海光(guang)(guang)的(de)(de)32核、64線程的(de)(de)x86架構(gou)服(fu)務器CPU已經成功(gong)流片(pian)。不過，同樣海光(guang)(guang)的(de)(de)芯片(pian)也被外界認為是穿著馬甲的(de)(de)AMD產品(pin)。

根據AMD蘇姿豐在此次臺(tai)北(bei)電(dian)腦展上(shang)證實(shi)的(de)消息(xi)，AMD與(yu)天津海(hai)光(guang)(guang)的(de)合作僅(jin)限于AMD的(de)第一代 Ryzen 和 EPYC 的(de) Zen 架構(gou)，AMD 新(xin)推(tui)出的(de) Zen 2 微架構(gou)設計(ji)則無權(quan)使用。這也(ye)意味著海(hai)光(guang)(guang)后續(xu)也(ye)將(jiang)無法獲得新(xin)的(de)X86專利授(shou)權(quan)以(yi)及AMD的(de)SoC IP授(shou)權(quan)。這也(ye)為海(hai)光(guang)(guang)未來的(de)發(fa)展蒙上(shang)了一層陰(yin)影，未來在后續(xu)產(chan)品上(shang)將(jiang)會與(yu)英(ying)特爾、AMD的(de)差距(ju)將(jiang)會越來越大。

從(cong)上(shang)海兆芯(xin)與天津(jin)海光(guang)的發展來(lai)看，與國外(wai)X86技術廠商成立合資公司，對方(fang)提供技術，我方(fang)提供市場，以(yi)求快速(su)實現“自主可控”的路(lu)子，看似美麗，實則是個坑。而且隨著Arm進入PC及(ji)服(fu)(fu)務(wu)器市場，以(yi)及(ji)RSIC架(jia)構的芯(xin)片的興(xing)起，也讓我看到，X86一統(tong)PC及(ji)服(fu)(fu)務(wu)器市場的局面正在被(bei)逐漸打(da)破。國產芯(xin)片廠商除了X86，仍有其(qi)他道路(lu)可走。



2、高速ADC



眾所周知，信(xin)(xin)號(hao)鏈(lian)芯片主要包括放大器(qi)、數(shu)模(mo)轉換(huan)、接口等品(pin)類(lei)(lei)，其(qi)中轉換(huan)器(qi)屬于(yu)其(qi)中技(ji)術壁壘最高(gao)細分品(pin)類(lei)(lei)。轉換(huan)器(qi)是(shi)由模(mo)擬電(dian)磁(ci)波轉換(huan)成0101比特(te)流(liu)最關鍵的環節，具體又可以分為ADC和(he)DAC兩(liang)類(lei)(lei)，ADC作用是(shi)對模(mo)擬信(xin)(xin)號(hao)進行高(gao)頻采樣(yang)，將(jiang)其(qi)轉換(huan)成數(shu)字信(xin)(xin)號(hao)；DAC的作用是(shi)將(jiang)數(shu)字信(xin)(xin)號(hao)調制成模(mo)擬信(xin)(xin)號(hao)。

其中ADC在總需求中占比接近80％。ADC／DAC是整個(ge)(ge)模擬(ni)芯(xin)片皇(huang)冠(guan)上的(de)明(ming)珠(zhu)，核心(xin)難度(du)(du)有兩點：抽樣(yang)頻(pin)率和(he)采樣(yang)精度(du)(du)難以兼得（高速高精度(du)(du)ADC壁壘最高）以及需要整個(ge)(ge)制造和(he)研發環節的(de)精密配(pei)合。

ADC關鍵指(zhi)標包括“轉換速率”和“轉換精度”，其中高速高精度ADC壁壘最(zui)高。數據轉換器主(zhu)要(yao)看兩(liang)個基(ji)本指(zhi)標，轉換速率和轉換精度。

轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)速率(lv)(lv)通常用單(dan)位sps（Samples per Second）即每秒采樣次數(shu)(shu)來(lai)表示(shi)，比如(ru)1Msps、1Gsps對應(ying)的數(shu)(shu)據(ju)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)器每秒采樣次數(shu)(shu)分別是(shi)100萬次、10億次；轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)精(jing)度通常用分辨率(lv)(lv)（位）表示(shi)，分辨率(lv)(lv)越(yue)高(gao)表明(ming)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)出來(lai)的數(shu)(shu)字／模(mo)擬信(xin)號與(yu)原來(lai)的信(xin)號之間的差距越(yue)小。高(gao)性(xing)能數(shu)(shu)據(ju)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)器需(xu)具備(bei)高(gao)速率(lv)(lv)或(huo)高(gao)精(jing)度的數(shu)(shu)據(ju)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)能力。

哪些芯片不容易被國產化？
（各(ge)種類型(xing)ADC的速度與(yu)精(jing)度關系 資料來源：芯(xin)力(li)特官網）

數據轉換(huan)器的(de)速率(lv)(lv)(lv)和精度(du)指(zhi)標往往是相(xiang)互制約、此消彼(bi)長的(de)關系，例如亞德諾目前(qian)最快的(de)商用模數轉換(huan)器的(de)轉換(huan)速率(lv)(lv)(lv)為26Gsps，但其分辨率(lv)(lv)(lv)僅為3位(wei)，而具有24位(wei)分辨率(lv)(lv)(lv)的(de)模數轉換(huan)器的(de)轉換(huan)速率(lv)(lv)(lv)僅為26Msps。

根據這兩大指標，ADC可以分為高速高精度、低速高精度、高速低精度以及低速低精度四種類型，其中高速高精度壁壘最高。

進口廠商主(zhu)導的行業現狀

ADC芯片的產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)和半導體(ti)產(chan)(chan)業(ye)的一樣，其產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)龐大而復雜(za)，可以(yi)分為：上游(you)支撐產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)，包(bao)括半導體(ti)設備、材(cai)料(liao)、生(sheng)產(chan)(chan)環境；中游(you)核心產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)，包(bao)括 IC 設計、 IC 制(zhi)造、 IC 封(feng)裝測試；下游(you)需(xu)求產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)，覆(fu)蓋工業(ye)、通信(xin)、消費電子、航空、國防及醫療等。

數據(ju)統計顯示，2019年(nian)全(quan)球轉(zhuan)換器(qi)市(shi)場(chang)規模(mo)接(jie)近(jin)(jin)36億(yi)美(mei)元，預計未來4年(nian)CAGR近(jin)(jin)10％。隨著5G基站、IoT等驅動ADC需求落地，預計2023年(nian)全(quan)球轉(zhuan)換器(qi)芯片(pian)市(shi)場(chang)空間有望擴張至近(jin)(jin)50億(yi)美(mei)元。

從格(ge)局分布來看(kan)，全(quan)球(qiu)(qiu)模(mo)(mo)擬芯(xin)片行(xing)業格(ge)局相對分散，美(mei)歐(ou)大(da)廠(chang)(chang)處于(yu)領(ling)跑(pao)(pao)地位。由于(yu)模(mo)(mo)擬芯(xin)片具(ju)有品類豐富、產品系列深等(deng)特點，各(ge)細(xi)分產品規模(mo)(mo)小、市(shi)場(chang)間跨度大(da)，因此全(quan)球(qiu)(qiu)市(shi)場(chang)整(zheng)體(ti)呈現分散的(de)(de)格(ge)局，頭部廠(chang)(chang)商難以取得(de)壟斷優勢。最為(wei)知名的(de)(de)廠(chang)(chang)商包括ADI、TI、Maxim、Microchip、NXP、Xilinx、STMicroelectronics等(deng)等(deng)。具(ju)體(ti)來看(kan)，歐(ou)美(mei)廠(chang)(chang)商由于(yu)起步(bu)早，憑借資金、技術、客戶資源、品牌(pai)等(deng)方面的(de)(de)積(ji)累，目前在全(quan)球(qiu)(qiu)范圍內仍處于(yu)領(ling)跑(pao)(pao)地位。

國(guo)內(nei)ADC產(chan)業發展仍處在(zai)追趕狀態。1996年，以(yi)西(xi)方為主(zhu)的(de)33 個國(guo)家(jia)在(zai)奧地利維也(ye)納簽署了(le)《瓦(wa)森納協定》，規定了(le)高科技產(chan)品(pin)和技術的(de)出(chu)口(kou)范圍和國(guo)家(jia)，其中(zhong)高端ADC 屬于出(chu)口(kou)管制的(de)產(chan)品(pin)，中(zhong)國(guo)也(ye)屬于受(shou)限制的(de)國(guo)家(jia)之一(yi)，禁運范圍主(zhu)要是(shi)精(jing)度超過8 位(wei)且速度超過10Msps的(de)ADC。

2019年華(hua)為被納入實(shi)體名單后，TI、ADI等美(mei)國(guo)(guo)(guo)模擬IC大(da)廠向華(hua)為供貨受(shou)限(xian)，進一步加速國(guo)(guo)(guo)內模擬芯(xin)片(pian)領域(yu)(yu)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)產替代(dai)節(jie)奏。聚(ju)焦ADC領域(yu)(yu)，全(quan)球主要供應商仍是TI、ADI為首的(de)(de)幾家(jia)國(guo)(guo)(guo)際大(da)廠，而高(gao)性(xing)能(neng)ADC在軍用(yong)領域(yu)(yu)、高(gao)端醫療(liao)器械以(yi)及精(jing)密測(ce)量(liang)等領域(yu)(yu)起著至關重要的(de)(de)作用(yong)，因此ADC技術的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)產替代(dai)對于我國(guo)(guo)(guo)各下(xia)游產業的(de)(de)發展意義重大(da)。自華(hua)為事件以(yi)后，國(guo)(guo)(guo)內的(de)(de)設備廠家(jia)逐漸開始采購(gou)國(guo)(guo)(guo)產ADC芯(xin)片(pian)。

3、汽車芯片

在這(zhe)一輪(lun)芯(xin)片(pian)(pian)短缺危機中(zhong)，中(zhong)國作為全球最大新車(che)(che)產銷量市場(chang)，暴露出長期(qi)以來汽車(che)(che)芯(xin)片(pian)(pian)對(dui)外依賴嚴重(zhong)，“卡脖子”問題進一步凸(tu)顯。危機之下，國內芯(xin)片(pian)(pian)制造(zao)商及車(che)(che)企已意識到(dao)自研芯(xin)片(pian)(pian)的重(zhong)要性(xing)，亟須發展高(gao)精尖芯(xin)片(pian)(pian)技術。

根據(ju)(ju)iHS統計數據(ju)(ju)，目前全球汽(qi)車(che)半導體市場規模約(yue)為410億美(mei)元(yuan)(yuan)，明年或將(jiang)達650億美(mei)元(yuan)(yuan)。但市場份額上，歐洲、美(mei)國(guo)(guo)和(he)日本公司(si)分別占(zhan)據(ju)(ju)37%、30%和(he)25%，中國(guo)(guo)公司(si)僅為3%。此外(wai)，中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)芯片產業創新戰(zhan)略聯盟數據(ju)(ju)顯(xian)示，2019年中國(guo)(guo)自主汽(qi)車(che)芯片產業規模僅占(zhan)全球的4.5%，國(guo)(guo)內汽(qi)車(che)行業中車(che)用芯片自研率(lv)僅占(zhan)10%，而中國(guo)(guo)汽(qi)車(che)用芯片進(jin)口率(lv)超(chao)90%，國(guo)(guo)內汽(qi)車(che)芯片市場基(ji)本被(bei)國(guo)(guo)外(wai)企業壟斷。

“芯(xin)片(pian)(pian)問題不(bu)可(ke)能(neng)一(yi)蹴而就地(di)得(de)到解決。”中國新能(neng)源(yuan)汽車(che)技術創新中心總經理原誠寅(yin)表示，中國汽車(che)芯(xin)片(pian)(pian)短缺(que)可(ke)能(neng)會持續長(chang)達10年之久。

目(mu)前擁(yong)有(you)汽車(che)芯片設(she)計能力的(de)公司(si)都是(shi)一些行業巨頭，如英特爾、高通、英偉(wei)達等。而(er)有(you)能力同時設(she)計和制造處理器芯片的(de)大廠只有(you)英特爾和三(san)星。

而我國集成電路(IC芯(xin)片)產品(pin)由于技術、品(pin)質等方面還存(cun)在諸多不足，總(zong)體水平與國際巨頭(tou)存(cun)在2-5代的(de)差距，同時(shi)還存(cun)在“供不應求”的(de)問題，自給率不到10%，因(yin)此長期高(gao)度依賴進口。

盡管目前(qian)芯(xin)片(pian)大約(yue)占新(xin)能源汽(qi)(qi)車(che)制造成本的10%，但隨著(zhu)汽(qi)(qi)車(che)智能化(hua)(hua)、網聯化(hua)(hua)的到來，芯(xin)片(pian)所(suo)占的成本將持(chi)續(xu)提升。預計2020年每(mei)輛車(che)將使(shi)用1000顆(ke)芯(xin)片(pian)，因此汽(qi)(qi)車(che)芯(xin)片(pian)也是汽(qi)(qi)車(che)產業轉型升級的關鍵。

目(mu)前我國汽車(che)芯片需求持續增長，汽車(che)產(chan)量和(he)汽車(che)半(ban)導體成分是(shi)兩個(ge)主要因素：

汽車(che)(che)產量(liang)方面，中(zhong)國汽車(che)(che)工業協會數據顯示2016年我(wo)國汽車(che)(che)產量(liang)超(chao)2900萬輛(liang)，全球(qiu)占比(bi)穩步升高(gao)；

汽車半導體(ti)(ti)成(cheng)分方面，IHS數(shu)據顯示(shi)，我國2016年每輛汽車半導體(ti)(ti)成(cheng)分約(yue)為 235 美(mei)元，遠(yuan)低于日本、美(mei)國、歐(ou)洲水平。

眼(yan)下(xia)，我(wo)(wo)國作為(wei)全球最大的單一(yi)汽車(che)市場，集成電(dian)路(IC芯片(pian))已經連(lian)續5年進口額超過2000億(yi)美元，尤其是2017年我(wo)(wo)國半導體芯片(pian)進口花(hua)費已經接近原油進口的兩倍。

國際上主流的(de)(de)芯(xin)片誕生場景是(shi)：在中(zhong)國品牌的(de)(de)服務器上用(yong)著美(mei)國的(de)(de)eda軟件設計芯(xin)片，芯(xin)片中(zhong)可能還用(yong)到(dao)了來(lai)自英國ARM公司的(de)(de)IP，然后到(dao)新(xin)加坡進(jin)行芯(xin)片加工制造(zao)，在香港交貨以后，送(song)到(dao)江(jiang)蘇封(feng)裝(zhuang)測(ce)試(shi)。我國的(de)(de)大部分(fen)芯(xin)片也在類似的(de)(de)流程(cheng)里誕生。這次危機(ji)告訴我們，這樣的(de)(de)流程(cheng)有多(duo)脆弱。上述環節，除了封(feng)裝(zhuang)尚(shang)能自足外，最頂尖的(de)(de)技(ji)術能力全部都被(bei)卡脖子。

我(wo)(wo)們具體看(kan)一下當前(qian)我(wo)(wo)國在集成電(dian)路各個環節(jie)的情況：

IC設(she)計(ji)：大(da)陸地區在這個領域主要有以(yi)下企(qi)業(ye)：紫光集團、華為海思、中興微電、匯頂(ding)科技、國(guo)科微、士(shi)蘭(lan)微、上海貝嶺和中電華大(da)等。近幾年(nian)(nian)我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo)IC設(she)計(ji)的(de)成長(chang)還(huan)是有目共睹的(de)，受益于(yu)(yu)本土(tu)市場的(de)催(cui)動(dong)，2015 年(nian)(nian)我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo) IC 設(she)計(ji)業(ye)實現了26.5%高速增長(chang)，規(gui)模達到(dao)1325億元(yuan)，且占(zhan)我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo)集成電路產業(ye)的(de)比重(zhong)由2012年(nian)(nian)的(de)28.8%提升(sheng)至2015年(nian)(nian)的(de)36.7%。2016年(nian)(nian)，我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo)IC設(she)計(ji)業(ye)繼續保持了24.10%的(de)高速增長(chang)，規(gui)模達到(dao)了1644.30億元(yuan)。根據(ju)(ju)2017年(nian)(nian)的(de)調研數(shu)據(ju)(ju)顯示，我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo)大(da)陸地區IC設(she)計(ji)業(ye)規(gui)模僅次(ci)于(yu)(yu)美國(guo)和我(wo)(wo)(wo)(wo)國(guo)臺灣地區。

封(feng)裝(zhuang)測試：這(zhe)個領(ling)域大陸地區(qu)主要的企業(ye)(ye)有太(tai)極實業(ye)(ye)、華(hua)天科技(ji)、通富微(wei)電、晶方科技(ji)、蘇(su)州固得(de)這(zhe)幾家，看著雖然企業(ye)(ye)數(shu)量不多，但是我國大陸地區(qu)在半導體封(feng)測上還(huan)是具有很強的實力的。在封(feng)裝(zhuang)領(ling)域，我國企業(ye)(ye)技(ji)術水(shui)平和世界(jie)一流水(shui)平已經(jing)不存在代差，體量已經(jing)進入(ru)(ru)世界(jie)前三位，且發(fa)展速度顯著高(gao)于其他競(jing)爭對手。2012年(nian)，中國大陸地區(qu)集(ji)成(cheng)電路封(feng)裝(zhuang)測試業(ye)(ye)的收(shou)入(ru)(ru)僅為(wei)805.68億元(yuan)，2016年(nian)變為(wei)1523.2億元(yuan)，是2012年(nian)的1.89倍。

晶(jing)(jing)圓制造(zao)：集成電路(lu)的三大環(huan)節(jie)，大陸(lu)地(di)區(qu)在(zai)制造(zao)領域最(zui)弱小。在(zai)晶(jing)(jing)圓制造(zao)方面(mian)，大陸(lu)地(di)區(qu)有中芯國際、華虹半導體(ti)、福建(jian)晉華和(he)晶(jing)(jing)合科技等潛力股。雖(sui)然當前大陸(lu)地(di)區(qu)晶(jing)(jing)圓制造(zao)不強，但(dan)近年發展勢頭很猛(meng)。據SEMI統(tong)計，2017到(dao)2020年全(quan)球(qiu)計劃興(xing)建(jian)晶(jing)(jing)圓廠62座，其中26座將落戶中國，占比達到(dao)40%。

縱觀整個半導體產業(ye)鏈(lian)，還有一(yi)個領域我們不得不重視，那(nei)就(jiu)是半導體設備(bei)，晶圓(yuan)制(zhi)造產業(ye)落后和設備(bei)落后有很大的關系。

中(zhong)國(guo)真的沒有(you)芯片(pian)技術嗎(ma)？答案(an)是否定(ding)的。單(dan)純(chun)的計算(suan)(suan)(suan)速(su)度(du)(du)，我們沒有(you)問題。畢(bi)竟在上(shang)一屆全球超算(suan)(suan)(suan)大賽中(zhong)，自(zi)研申威處理器奪得第一也算(suan)(suan)(suan)出盡風頭。上(shang)個月，中(zhong)科院旗下的寒武紀科技公司發(fa)布了我國(guo)自(zi)主研發(fa)的Cambricon MLU100云端(duan)智能芯片(pian)，理論峰(feng)值速(su)度(du)(du)達(da)每秒128萬億次定(ding)點(dian)運(yun)算(suan)(suan)(suan)，達(da)到世界先進水(shui)平。

問題的關鍵在于(yu)，即便(bian)你有了芯片，即便(bian)你的芯片計算(suan)速度在實驗室中比別人的還(huan)快。但是：

這個CPU在應用場景中的算力如何？是(shi)(shi)不是(shi)(shi)大打折扣？
你有了芯片，有系統嗎(ma)(ma)？有應用嗎(ma)(ma)？有生態嗎(ma)(ma)？

主(zhu)要(yao)原因有四：

一(yi)是，我國(guo)芯片產(chan)業(ye)起步較晚(wan)，缺少(shao)技(ji)術儲備，國(guo)內難以(yi)找到相關的高端技(ji)術人(ren)(ren)才來支持研發。根(gen)據中國(guo)工(gong)業(ye)和信息化部軟件與(yu)集成電路(lu)(lu)促進(jin)中心發布(bu)的數據顯示，2017年中國(guo)集成電路(lu)(lu)從(cong)業(ye)人(ren)(ren)員(yuan)總數不足(zu)30萬人(ren)(ren)，缺口40萬人(ren)(ren)。

二是，摩爾定(ding)律表明，芯片產(chan)業更(geng)新換代速度快，投資較(jiao)高(gao)，回報(bao)較(jiao)慢。一般企業很難有雄厚的資金和(he)資源能力。

三是，技術(shu)門檻高。相(xiang)比其(qi)他消費類電子芯(xin)(xin)(xin)片(pian)，汽車(che)(che)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)對可靠性(xing)要求更高。一般消費類電子芯(xin)(xin)(xin)片(pian)工(gong)作溫(wen)度(du)(du)(du)在零下20攝(she)氏(shi)度(du)(du)(du)~70攝(she)氏(shi)度(du)(du)(du)，而車(che)(che)載芯(xin)(xin)(xin)片(pian)的(de)工(gong)作溫(wen)度(du)(du)(du)必須滿足(zu)零下40攝(she)氏(shi)度(du)(du)(du)~85攝(she)氏(shi)度(du)(du)(du)，還要能經受住(zhu)冷熱沖擊、電磁兼容、抗干擾等壓力。這對汽車(che)(che)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)供應商(shang)形(xing)成(cheng)了(le)一定的(de)技術(shu)門檻。

四是(shi)，行業協同機制的缺失(shi)。

隨著高級汽車(che)駕(jia)駛輔助系統（ADAS）、自動駕(jia)駛、車(che)聯網（V2X）、新能源汽車(che)等新產品和新功能層(ceng)出(chu)不窮，算法芯片(pian)、毫米波雷(lei)達、激光(guang)雷(lei)達、新型MEMS傳感器(qi)等技(ji)術飛(fei)速發展。此背(bei)景下(xia)，全球芯片(pian)企業整合并(bing)購動作(zuo)頻繁，半導(dao)體產業重(zhong)心向中(zhong)國(guo)轉(zhuan)移。

4、顯卡芯片

截至2020年第四季度，在集成GPU領域中，Intel憑借穩定的供應鏈占據了69%的市場份額，AMD和NVIDIA分別以17%和15%的市場份額名列第二和第三；在獨立GPU領域中，NVIDIA 占據82%的市場份額擁有絕對優勢，AMD以18%的市場份額排名第二。
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對于國產GPU而言我們要追趕的正是國際巨頭，這其中有兩大方向，一是面向圖形處理的GPU芯片，廠商包括景嘉微、芯動科技、兆芯等。另一類是面向通用計算的GPGPU芯片，廠商包括天數智芯、壁仞科技等。此外，我們在GPU IP方面還有Imagination、芯原股份等公司。這些公司都在各環節推進國產GPU向前發展。
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圖形處理GPU


首先看圖形處理(li)GPU，目前(qian)景嘉微最新一代GPU還未正式(shi)公(gong)布，不過(guo)消息稱會是兩款JM9系列芯(xin)片，分別采用7nm和14nm制程，其中(zhong)7nm芯(xin)片產品的性能將到達(da)(da)到英偉達(da)(da)中(zhong)端GPU水(shui)平。

下圖比較的GTX1080，是英偉達在2016年發布的旗艦顯卡。采用帕斯卡（Pascal）、16nm FinFET制程，GeForce GTX1080擁有2560個CUDA處理器，核心頻率1607MHz，boost頻率1733MHz，等效顯存頻率10GHz。顯卡位寬為256bit，帶寬320GB/s。公版顯卡最高溫度94℃，采用單8pin供電，TDP180w。
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哪些芯片不容易被國產化？
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兆芯作為國產X86架構處理器廠商，同時掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術，具備相關IP自主設計研發的能力。公開報道稱其獨立GPU將采用臺積電28nm制程。
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芯動科技的GPU芯片走得比較前沿，他們在去年10月推出了采用 Imagination IMG B系列BXT高性能多核圖形處理器（GPU）IP的獨立GPU，這是一款高性能4K/8K圖形 PCI-E Gen4 GPU獨立顯卡芯片，將為未來5G云游戲和數據中心應用提供強大的支持。這款芯片的工藝應該是7nm。
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而芯動科技也是對標英偉達，芯動科技高管表示，目前公司的GPU架構比英偉達的圖靈架構好，但相比其新推出的安培架構還有一些差距。
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我們國產圖形處理器GPU在桌面端隨著景嘉微的大規模出貨取得了進展，在數據中心端芯動科技的技術和產品也有能力沖擊這一類市場。
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通用計算GPU
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再看通用計算GPGPU芯片，目前進展比較快的當屬天數智芯，今年3月，天數智芯發布全自研高性能云端7納米芯片BI及產品卡。BI是國內第一款全自研、真正基于通用GPU架構的GPGPU云端高端訓練芯片，采用業界領先的7納米制造工藝、2.5D CoWoS封裝，容納240億晶體管，支持FP32、FP/BF16、INT32/16/8等多精度數據混合訓練，集成32GB HBM2內存、存儲帶寬達1.2TB，單芯每秒可進行147萬億次FP16計算（147TFLOPS@FP16）。
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BI芯片及產品卡均以實體形式發布，即將進入批量生產和商用交付，產品開發和商業應用進度領先國內同行1-2年時間。
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天數智芯高管對電子發燒友網表示，近年興起的AI浪潮中，GPGPU對于用傳統語言編寫的、軟件形式的計算有較好的支持，具有高度的靈活性等這些特點，使其成為了一項炙手可熱的技術產品。跟ASIC芯片相比，GPGPU具有更廣泛的適用性、兼容性、靈活性，對技術變化的包容和適應能力更為突出，產品的應用生命周期更長。同時，通過性能挖掘優化，達成性能、能耗和性價比的最優解，實現跟ASIC芯片相當的算力和能耗水平。
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早前，天數智芯首席科學家鄭金山曾表示，“國際領先廠商GPU里是有圖形渲染的，在芯片上大約占30%，但是圖形渲染對于AI和數據中心完全沒有用。所以這一塊我們直接取消掉。”或許這就是GPGPU在數據中心和AI市場的機會所在。
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壁仞科技也是專注GPGPU芯片研發的初創企業，成立于2019年，致力于開發原創性的通用計算體系，建立高效的軟硬件平臺，同時在智能計算領域提供一體化的解決方案。從發展路徑上，壁仞科技將首先聚焦云端通用智能計算，逐步在人工智能訓練和推理、圖形渲染等多個領域趕超現有解決方案，實現國產高端通用智能計算芯片的突破。短短兩年間已完成B輪融資，累計融資額超47億元人民幣。
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業內人士表示，GPU芯片的研發比一般芯片難度大，研發成本高，先進工藝的芯片投片花費巨大，少則幾億多則十億元以上，因此整個國產GPU芯片無論是融資還是投入都是相對較高的。從技術角度看，用于圖像渲染的GPU設計相對更加復雜，不僅是GPU架構上，還在接口速率、帶寬、存儲以及先進封裝如Chiplet等方面，考驗芯片廠商的設計能力。而GPGPU針對AI訓練或推理場景采用一定的算力和算法，能夠更有針對性地發展計算性能。

在GPU領域業界常說，英偉達的成功并不僅是它的GPU芯片，更重要的是它的軟件生態，因為其構建的強大生態，即便它的芯片或方案更貴，也仍然得到用戶的購買。而這樣的生態體系，令許多GPU或AI芯片公司望塵莫及。當然，在國內我們的桌面處理器生態系統正在建設，廠商們主動積極地將CPU、GPU與操作系統、應用軟件進行廣泛適配。另一個突圍的機會則是國產GPU芯片廠商與客戶充分溝通從定制功能、降低成本的角度切入到客戶的需求當中。