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中低端芯片,國產(chǎn)芯片困局的突破點?

作者:羅靈姣 日期:2023-07-15 10:19:40 點擊數(shù):


飛天商業(yè):近年來,國內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)由于國外的出口管制,陷入無高端芯片可用的困局,芯片國產(chǎn)化迫在眉睫。圍繞 " 自主、可控、替代化 ",國內(nèi)芯片企業(yè)發(fā)力突圍。如何破局?高端芯片比較復(fù)雜難做,那么先從低端簡單的芯片做起,這是目前國內(nèi)不少芯片企業(yè)的起步之路。

大量存在的中低端芯片

一般大眾印象中的芯片都是比較高端的,如電腦手機的 CPU、GPU,乃至 AI 訓(xùn)練、超算級的芯片。但實際上,芯片種類遠(yuǎn)不至于此,除了高端芯片,還有大量中低端的芯片存在,如 MCU、ECU、存儲芯片等等。


中低端芯片,國產(chǎn)芯片困局的突破點?(圖1)

中低端芯片大量使用于消費電子及工業(yè)領(lǐng)域,如電視、空調(diào)、冰箱等家電、智能家居領(lǐng)域,穿戴設(shè)備、智能硬件、無人機、汽車電子,甚至工業(yè)機器人、電梯、醫(yī)療設(shè)備、高鐵、火箭、衛(wèi)星等領(lǐng)域。數(shù)字化時代,芯片無處不在,數(shù)量需求是萬億級的。


以目前迅速增長的新能源汽車為例,汽車中要使用到不少芯片,除了關(guān)鍵的智能芯片以外,還有不少比較簡單的 MCU 芯片、SOC 芯片等。這些芯片以前多進(jìn)口自國外大廠,但近年來國產(chǎn)替代率在不斷提升。

這些中低端芯片的技術(shù)門檻相對來說沒有那么高,很多制程工藝只需要用到 130nm、90nm、65nm,因此是新興芯片企業(yè)起步的好選擇。


中低端芯片,國產(chǎn)芯片困局的突破點?(圖2)

芯片設(shè)計研發(fā)的困境


不過除了眾所周知的生產(chǎn)工藝難題,國內(nèi)芯片在設(shè)計上其實也是困難重重。指令,是指示計算機硬件執(zhí)行某種運算、處理功能的命令,指令集就是這套指令的集合。而芯片設(shè)計就是要根據(jù)指令集進(jìn)行架構(gòu),芯片公司使用指令集需要獲得授權(quán)并繳納授權(quán)費。大眾所熟知的如 X86、ARM 指令集架構(gòu)等,均來自國外,已經(jīng)停止或隨時可能停止繼續(xù)向國內(nèi)企業(yè)授權(quán) IP。

如何突破這一困局?一,自研指令集 ; 二,采用開源指令集。自研指令集要從零開始,不是每個芯片企業(yè)都有此實力。大部分國內(nèi)芯片企業(yè)都選擇了開源指令集。目前常見開源的指令集架構(gòu),有 RISC-V、MIPS、PowerPC 等。

目前最火熱最受關(guān)注的是 RISC-V 架構(gòu),雖然也來自海外,但它是開源免費的,不會停止授權(quán)。而設(shè)計上它是透明的,用戶能夠自由地使用、修改源代碼,可以自由地用于任何目的,任何人都可以設(shè)計、制造和銷售 RISC-V 芯片和軟件。相比 X86、ARM 指令集,它具有開放性、靈活性、可擴展性、可移植性、模塊化、低功耗等優(yōu)點。


中低端芯片,國產(chǎn)芯片困局的突破點?(圖3)

開源指令集發(fā)展迅速


近年來,RISC-V 在國內(nèi)迅速發(fā)展。2022 年采用 RISC-V 架構(gòu)的芯片出貨量達(dá) 100 億顆,其中一半來自中國。國內(nèi)知名的芯片企業(yè)、機構(gòu)如中科院計算所、賽昉科技、阿里平頭哥、芯來科技等都有布局 RISC-V。中國工程院院士倪光南曾表示,RISC-V 為全球芯片領(lǐng)域打破壟斷、降低芯片開發(fā)門檻、促進(jìn)芯片人才培養(yǎng)、推進(jìn)芯片業(yè)創(chuàng)新開創(chuàng)了一個新局面,也為中國芯片業(yè)發(fā)展提供了新機遇。

3 月 2 日,阿里平頭哥半導(dǎo)體舉辦了首屆玄鐵生態(tài)大會,展示 3 大系列 8 款 RISC-V 處理器,覆蓋高性能、高能效、實時可靠等場景需求。

6 月 27 日,中國移動在上海發(fā)布了首顆純自研 RISC-V 架構(gòu)的 LTE-Cat.1 芯片、中國移動首顆純自研量產(chǎn)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通信芯片。

7 月 12 日,全志科技透露基于 RISC-V 架構(gòu)內(nèi)核開發(fā)的芯片已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),將圍繞智慧城市、智能汽車、智能商顯、智能家電、智能辦公等多個領(lǐng)域市場進(jìn)行推廣。


中低端芯片,國產(chǎn)芯片困局的突破點?(圖4)

2023 SiFive RISC-V 中國技術(shù)論壇


現(xiàn)狀與未來

汽車產(chǎn)業(yè)中,近幾年汽車 MCU 芯片一直短缺,今年以來才有所緩解。MCU 芯片主要進(jìn)口自海外大廠,目前有部分國產(chǎn)化替代,但也以相對低端的芯片為主,未能占據(jù)主要市場,長路漫漫。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè),RISC-V 指令集應(yīng)用最為廣泛、成熟,國內(nèi)芯片企業(yè)目前多發(fā)力于此,最有希望從中突破。據(jù) RISC-V 基金會預(yù)測,到 2025 年 RISC-V 芯片出貨量將突破 800 億顆。

總的來看,這幾年來國內(nèi)各地、各界紛紛出臺政策、投資推動芯片產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)芯片企業(yè)在此現(xiàn)狀下迅速發(fā)展歷練,有望在物聯(lián)網(wǎng)中低端芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,逐步實現(xiàn)自主可控。



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