《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 其他 > 业界动态 > 三年过去了,这些国产芯片从0到1,最好的时代破解芯片之困

三年过去了,这些国产芯片从0到1,最好的时代破解芯片之困

2022-01-11
来源: 电子发烧友网
关键词: 国产芯片

       大家应该都还记得2018年左右,在行业里流传的一张国产芯片占有率的图片,当时这张图让业界颇为感慨,我们的国产芯片自主率仍是十分的低,比如存储芯片、高性能运算CPU、GPU、FPGA,还有高性能模拟芯片、显示驱动IC等占有率几乎为0。虽然在通信装备行业,应用处理器、通信处理器占有一定的份额,当时分别为18%和22%,但是复杂的国际环境又一定程度限制了重要玩家的发展。如今,一些几乎从零开始的芯片的确获得了不小的进展,第一步已经迈出,同时我们也应该明白,从无到有不难,从有到优还有很长的路吧。

  存储:技术上缩小差距,产能还需跟上

  存储是整个芯片产业的核心之一,在全球半导体总产值中,存储器占到三分之一左右。全球存储主场玩家又非常集中,主要是美日韩厂商。不过,近两年长江存储、长鑫存储等国内大型存储芯片制造企业的3D NAND Flah、DRAM芯片陆续量产,国内存储产业生态得到极大的提升。

  2019年第三季度,长江存储64层3D NAND闪存实现量产。当时国际大厂已开始100层以上的研发。长江存储直接从64层跳到128层研发,如今64层和128层3D NAND都有量产出货,市面上已有搭载长江存储3D NAND的SSD硬盘。这个过程中,长江存储销售额全球市占已经达到2%(2020年下半年仅1%),已经完成了从0到1的第一步的长江存储,需要拓展更大的市场份额。同时,长江存储的3D NAND技术研发正逐渐向国际厂商靠拢。

  DRAM方面,2019年9月合肥长鑫量产了国内首款DDR4内存芯片,目前搭载长鑫存储DDR4的内存条已经可以在市面上购买,据评价具有较高的性价比。另外,长鑫存储的17nm工艺的DDR5内存在研中。另一方面,兆易创新和长鑫存储合作面向利基市场,其自有品牌19nmDDR4已经在2021年量产出货,17nmDDR3在研,预计2022年将推出产品。

  根据2021年上半年DRAM市场情况来看,长鑫存储的全球市占已经来到1%,排名第五(三星、SK海力士、美光三家共占据94%份额)。未来随产能的不断扩张,有望超载南亚成为全球第四大DRAM芯片厂商。

  NOR Flash市场,由于早前Cypress、美光等厂商在中低容量消费级市场的退出给了国内厂商发展机会。大陆厂商在消费类TWS耳机、PC以及基站等都有覆盖,在汽车电子、工业等领域还需进一步拓展。工艺上,不少厂商都推出了48nm/50nm的NOR Flash。

  CPU:信创市场打开局面,消费级还有差距

  这几年政策利好国产芯片的使用,许多CPU厂商都在信创市场获得了大量订单,业绩节节飙升。飞腾、龙芯、鲲鹏、兆芯、海光、申威等都是国产CPU的代表厂商。政府对国产PC的采购和使用能够助推国产芯片不断在应用中得到优化,包括软硬件生态的搭建。下一步,金融、交通等行业用户的采用将进一步推动国产PC向前发展,最后才会是消费级市场的爆发。

  其实我们现在能够看到一些搭载国产CPU的桌面电脑上市,比如飞腾FT-2000/4、兆芯的KX-6640MA、龙芯的3A5000等等。这些电脑价格不菲,但在CPU性能上还与主流的Intel、AMD有不少差距。

  例如龙芯3A5000是2021年7月龙芯中科发布的首款采用自主指令系统 LoongArch 的处理器芯片。龙芯3A5000处理器主频 2.3GHz-2.5GHz,包含4个处理器核心。每个处理器核心采用64位超标量GS464V自主微结构,包含4个定点单元、2个256 位向量运算单元和 2个访存单元。龙芯3A5000集成了2个支持 ECC 校验的64位DDR4-3200 控制器,4个支持多处理器数据一致性的 HyperTransport 3.0 控制器。龙芯 3A5000支持主要模块时钟动态关闭,主要时钟域动态变频以及主要电压域动态调压等精细化功耗管理功能。据评测显示,龙芯3A5000性能差不多是2015年英特尔i5的水平。

  GPU:在政府办公、服务器等领域已有应用

  说到CPU就必须要说到GPU,图形处理类的国产GPU甚至比国产CPU更薄弱更迫切需要发展。继2021年12月芯动科技发布了风华一号国产GPU之后,景嘉微也发布了JH920新品。JH920是景嘉微第三代具有完全自主知识产权的高性能图形处理器芯片,对比前两代,性能有了大幅度提升。JH920主要应用于中高端图形显示、通用计算、嵌入式等领域。

  据公布的特性显示,JH920支持 4 路独立显示输出,支持多屏同时输出,支持 4 路视频解码,1 路视频编码,支持OpenGL 4.0、Vulkan1.1等图形编程接口,支持OpenGL3.0计算编程接口,支持4 路4K@60fps HDMI 2.0外视频输入。JH920 芯片全面支持国产 CPU、国产操作系统和国产固件,可广泛应用于 PC、服务器、图形工作站等设备,满足地理信息系统、图像匹配、信号处理、机载车载舰载显控等显示计算需求。同时,JH920还可以支持多种游戏引擎,如OGRE,UE4,Unity3D等,可以流畅运行多款不同的大型单机游戏和网络游戏。

  芯动科技的风华一号双芯片B卡对标英伟达Tesla T4 GPU,景嘉微的JM9系列对标英伟达GTX1080。应该来说,他们代表了国产图形GPU的实际水平。

  值得一提的是,国产图形GPU的发展还有着IP厂商的支持,例如Imagination是具有中资控股背景的IP供应商、芯原也是在全球排名靠前的国产IP供应商,他们在GPU IP方面能够为国产GPU发展提供支持。

  总体来说,国产CPU和GPU在信创、服务器类市场都已经得到应用,但是桌面端的应用还没有得到更好的优化,也因此,国产CPU和GPU在2022年的突破更值得大家的关注和期待。

  先进工艺的国产芯片

  除麒麟5nm芯片之外,国内的高端芯片工艺基本上在7nm,主要集中在GPGPU/AI芯片、汽车芯片等,例如天数智芯7nm云端训练芯片B1,芯擎科技采用台积电7纳米打造车规级智能座舱芯片“龍鹰一号”。之前采用台积电5nm制程工艺的是比特大陆用于加密货币挖矿的芯片。

  2021年采用先进工艺的国产芯片主要有平头哥发布的自研服务器芯片倚天710。倚天710采用业界最先进的5nm工艺,单芯片容纳高达600亿晶体管;在芯片架构上,基于最新的ARMv9架构,内含128核CPU,主频最高达到3.2GHz,能同时兼顾性能和功耗。在内存和接口方面,集成业界最领先的DDR5、PCIe5.0等技术,能有效提升芯片的传输速率,并且可适配云的不同应用场景。

  此外,2021年12月,紫光展锐的第二代5G芯片平台唐古拉T770、唐古拉T760实现客户产品量产。第二代5G芯片平台采用6nm工艺制程。接下来唐古拉6、7、8、9等多个系列将会齐头并进。6nm是展锐在先进制程上的开端,也是基石,其下一代产品将切入5nm等更先进的半导体技术。

  除了上述列出的一些国产芯片之外,例如显示驱动IC也是我们正在大力投入的领域,AI、DPU领域也有望换道超车,功率器件方面第三代半导体产业链集聚了非常多的企业,还有FPGA芯片也来到了28nm,MCU、模拟芯片、连接芯片百花齐放。应当说,这三年我们不仅有0到1的突破,也有份额的不断提升,更有在许多领域和国际上齐头并进。

  我们都知道,国产芯片处于最好的时代,无论是国产替代的机会,还是5G、AI、汽车提供的市场机会,以及融资上市等资本机会。纵使有了这些零的突破,有了优越的发展契机,但是先进工艺制造、EDA软件、基础材料等等都是我们的短板,取长补短,半导体产业仍然有方方面面需要平衡和发展。因此,似乎也看不到松懈的时候,只有一往无前,做得更好。

  

  

本站内容除特别声明的原创文章之外,转载内容只为传递更多信息,并不代表本网站赞同其观点。转载的所有的文章、图片、音/视频文件等资料的版权归版权所有权人所有。本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以便迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。联系电话:010-82306116;邮箱:aet@chinaaet.com。