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依照集成电路的属性,芯片可分为模拟、数字和混合信号集成电路。其中数字集成电路使用二进制,处理1和0离散数字信号,可以包含从几千到百万的逻辑门、触发器和其他计算单元。数字芯片主要包括高性能微处理器(MPU或CPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器(GPU),以及FPGA、存储器和其它数字逻辑IC。
在中低端MCU市场,中国IC设计企业已经占据一定的份额和地位电子芯片,并借助“国产替代”的东风获得了快速发展。而在新兴的AI芯片市场,中国本土厂商在融资和技术发展方面与美国的同类厂商差距也不太大。但是,在中高端CPU、GPU、DSP和FPGA等复杂的高性能数字芯片领域,中国本土IC设计厂商还刚刚起步,在技术实力和行业应用方面离国际巨头还相距甚远。
国产CPU的发展现状
中国自2000年开始启动CPU设计项目,至今已有20年发展历史,催生了以中科龙芯、天津飞腾、 海光信息、申威、上海兆芯和华为海思(鲲鹏)等为代表的国产 CPU。国产CPU产品的性能逐年提高,应用领域不断扩展,使中国长期以来无“芯”可用的局面得到了极大扭转,为构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础。当前, 国产CPU厂家主要有以下六家。
表一:国产六大CPU厂商及其架构和技术对比(来源:国金证券)
从处理器架构来看,国产CPU架构大体分为三类:
1.以龙芯为代表的MIPS 指令集架构和以申威为代表的 Alpha 架构。申威已基本实现完全自主可控(申威64已经完全形成了自己的架构),龙芯部分关键技术需付专利费。
2.以天津飞腾和华为鲲鹏为代表的ARM 指令集授权架构。ARM主要有三种授权等级:使用层级授权、内核层级授权和架构指令集层级授权,其中指令集层级授权等级最高,企业可以对ARM 指令集进行改造以实现自行设计处理器。已经获得ARM V8永久授权的海思、飞腾等厂家凭借自身的研发能力, 亦有可能发展出一套自己的指令集架构。
3.以海光、兆芯为代表的X86授权架构(仅内核层级的授权),未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。因此,在自主可控程度上,申威和龙芯相对较强,而海光和兆芯则相对较弱。如果鲲鹏和飞腾基于ARM V8发展出自己的指令集,创新可信程度则可以显著提升 。同时,在未来ARM V9、V10 等新架构拿不到授权的情况下,依然可以维持先进性。
30家国产数字芯片厂商调研
Aspencore《电子工程专辑》分析师团队对中国本土的数字芯片设计公司进行了第一手调查和网络汇编整理,从众多公司中挑选30家(已经在MCU和AI芯片报告中收录的不包括在内),分别从核心技术、主要产品、应用方案和目标市场等多个维度进行了分析。
这是China Fabless系列调研分析报告的一部分,感兴趣的朋友可以查阅其它类别的调研报告,或直接与我们联系。已经发布的调研报告包括:
中国IC设计行业30家上市公司综合实力排名30家国产MCU厂商综合实力对比30家国产电源管理芯片和功率半导体厂商调研分析报告30家国产AI芯片厂商调研报告50家中国启和科技调查统计20家模拟/混合信号芯片厂商调研报告
在即将到来的2021中国IC领袖峰会上,我们将从每个类别中挑选Top 10组成中国IC设计100家(China Fabless 100)排行榜。在这30家国产数字芯片厂商中电子芯片,哪10家将会榜上有名?
30家国产数字芯片厂商基本信息统计
本报告对如下类别的数字芯片及国产厂商进行了调研分析。
●国产CPU厂商:龙芯、飞腾、兆芯、海光、申威、华为鲲鹏
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