大家應該都還記得2018年左右，在行業(yè)里流傳的一張國產芯片占有率的圖片，當時這張圖讓業(yè)界頗為感慨，我們的國產芯片自主率仍是十分的低，比如存儲芯片、高性能運算CPU、GPU、FPGA，還有高性能模擬芯片、顯示驅動IC等占有率幾乎為0。雖然在通信裝備行業(yè)，應用處理器、通信處理器占有一定的份額，當時分別為18%和22%，但是復雜的國際環(huán)境又一定程度限制了重要玩家的發(fā)展。如今，一些幾乎從零開始的芯片的確獲得了不小的進展，第一步已經邁出，同時我們也應該明白，從無到有不難，從有到優(yōu)還有很長的路吧。
存儲：技術上縮小差距，產能還需跟上
存儲是整個芯片產業(yè)的核心之一，在全球半導體總產值中，存儲器占到三分之一左右。全球存儲主場玩家又非常集中，主要是美日韓廠商。不過，近兩年長江存儲、長鑫存儲等國內大型存儲芯片制造企業(yè)的3D NAND Flah、DRAM芯片陸續(xù)量產，國內存儲產業(yè)生態(tài)得到極大的提升。
2019年第三季度，長江存儲64層3D NAND閃存實現量產。當時國際大廠已開始100層以上的研發(fā)。長江存儲直接從64層跳到128層研發(fā)，如今64層和128層3D NAND都有量產出貨，市面上已有搭載長江存儲3D NAND的SSD硬盤。這個過程中，長江存儲銷售額全球市占已經達到2%（2020年下半年僅1%），已經完成了從0到1的第一步的長江存儲，需要拓展更大的市場份額。同時，長江存儲的3D NAND技術研發(fā)正逐漸向國際廠商靠攏。
DRAM方面，2019年9月合肥長鑫量產了國內首款DDR4內存芯片，目前搭載長鑫存儲DDR4的內存條已經可以在市面上購買，據評價具有較高的性價比。另外，長鑫存儲的17nm工藝的DDR5內存在研中。另一方面，兆易創(chuàng)新和長鑫存儲合作面向利基市場，其自有品牌19nmDDR4已經在2021年量產出貨，17nmDDR3在研，預計2022年將推出產品。
根據2021年上半年DRAM市場情況來看，長鑫存儲的全球市占已經來到1%，排名第五（三星、SK海力士、美光三家共占據94%份額）。未來隨產能的不斷擴張，有望超載南亞成為全球第四大DRAM芯片廠商。
NOR Flash市場，由于早前Cypress、美光等廠商在中低容量消費級市場的退出給了國內廠商發(fā)展機會。大陸廠商在消費類TWS耳機、PC以及基站等都有覆蓋，在汽車電子、工業(yè)等領域還需進一步拓展。工藝上，不少廠商都推出了48nm/50nm的NOR Flash。
CPU：信創(chuàng)市場打開局面，消費級還有差距
這幾年政策利好國產芯片的使用，許多CPU廠商都在信創(chuàng)市場獲得了大量訂單，業(yè)績節(jié)節(jié)飆升。飛騰、龍芯、鯤鵬、兆芯、海光、申威等都是國產CPU的代表廠商。政府對國產PC的采購和使用能夠助推國產芯片不斷在應用中得到優(yōu)化，包括軟硬件生態(tài)的搭建。下一步，金融、交通等行業(yè)用戶的采用將進一步推動國產PC向前發(fā)展，最后才會是消費級市場的爆發(fā)。
其實我們現在能夠看到一些搭載國產CPU的桌面電腦上市，比如飛騰FT-2000/4、兆芯的KX-6640MA、龍芯的3A5000等等。這些電腦價格不菲，但在CPU性能上還與主流的Intel、AMD有不少差距。
例如龍芯3A5000是2021年7月龍芯中科發(fā)布的首款采用自主指令系統(tǒng) LoongArch 的處理器芯片。龍芯3A5000處理器主頻 2.3GHz-2.5GHz，包含4個處理器核心。每個處理器核心采用64位超標量GS464V自主微結構，包含4個定點單元、2個256 位向量運算單元和 2個訪存單元。龍芯3A5000集成了2個支持 ECC 校驗的64位DDR4-3200 控制器，4個支持多處理器數據一致性的 HyperTransport 3.0 控制器。龍芯 3A5000支持主要模塊時鐘動態(tài)關閉，主要時鐘域動態(tài)變頻以及主要電壓域動態(tài)調壓等精細化功耗管理功能。據評測顯示，龍芯3A5000性能差不多是2015年英特爾i5的水平。
GPU：在政府辦公、服務器等領域已有應用
說到CPU就必須要說到GPU，圖形處理類的國產GPU甚至比國產CPU更薄弱更迫切需要發(fā)展。繼2021年12月芯動科技發(fā)布了風華一號國產GPU之后，景嘉微也發(fā)布了JH920新品。JH920是景嘉微第三代具有完全自主知識產權的高性能圖形處理器芯片，對比前兩代，性能有了大幅度提升。JH920主要應用于中高端圖形顯示、通用計算、嵌入式等領域。
據公布的特性顯示，JH920支持 4 路獨立顯示輸出，支持多屏同時輸出，支持 4 路視頻解碼，1 路視頻編碼，支持OpenGL 4.0、Vulkan1.1等圖形編程接口，支持OpenGL3.0計算編程接口，支持4 路4K@60fps HDMI 2.0外視頻輸入。JH920 芯片全面支持國產 CPU、國產操作系統(tǒng)和國產固件，可廣泛應用于 PC、服務器、圖形工作站等設備，滿足地理信息系統(tǒng)、圖像匹配、信號處理、機載車載艦載顯控等顯示計算需求。同時，JH920還可以支持多種游戲引擎，如OGRE，UE4，Unity3D等，可以流暢運行多款不同的大型單機游戲和網絡游戲。
芯動科技的風華一號雙芯片B卡對標英偉達Tesla T4 GPU，景嘉微的JM9系列對標英偉達GTX1080。應該來說，他們代表了國產圖形GPU的實際水平。
值得一提的是，國產圖形GPU的發(fā)展還有著IP廠商的支持，例如Imagination是具有中資控股背景的IP供應商、芯原也是在全球排名靠前的國產IP供應商，他們在GPU IP方面能夠為國產GPU發(fā)展提供支持。
總體來說，國產CPU和GPU在信創(chuàng)、服務器類市場都已經得到應用，但是桌面端的應用還沒有得到更好的優(yōu)化，也因此，國產CPU和GPU在2022年的突破更值得大家的關注和期待。
先進工藝的國產芯片
除麒麟5nm芯片之外，國內的高端芯片工藝基本上在7nm，主要集中在GPGPU/AI芯片、汽車芯片等，例如天數智芯7nm云端訓練芯片B1，芯擎科技采用臺積電7納米打造車規(guī)級智能座艙芯片“龍鷹一號”。之前采用臺積電5nm制程工藝的是比特大陸用于加密貨幣挖礦的芯片。
2021年采用先進工藝的國產芯片主要有平頭哥發(fā)布的自研服務器芯片倚天710。倚天710采用業(yè)界最先進的5nm工藝，單芯片容納高達600億晶體管；在芯片架構上，基于最新的ARMv9架構，內含128核CPU，主頻最高達到3.2GHz，能同時兼顧性能和功耗。在內存和接口方面，集成業(yè)界最領先的DDR5、PCIe5.0等技術，能有效提升芯片的傳輸速率，并且可適配云的不同應用場景。
此外，2021年12月，紫光展銳的第二代5G芯片平臺唐古拉T770、唐古拉T760實現客戶產品量產。第二代5G芯片平臺采用6nm工藝制程。接下來唐古拉6、7、8、9等多個系列將會齊頭并進。6nm是展銳在先進制程上的開端，也是基石，其下一代產品將切入5nm等更先進的半導體技術。
除了上述列出的一些國產芯片之外，例如顯示驅動IC也是我們正在大力投入的領域，AI、DPU領域也有望換道超車，功率器件方面第三代半導體產業(yè)鏈集聚了非常多的企業(yè)，還有FPGA芯片也來到了28nm，MCU、模擬芯片、連接芯片百花齊放。應當說，這三年我們不僅有0到1的突破，也有份額的不斷提升，更有在許多領域和國際上齊頭并進。
我們都知道，國產芯片處于最好的時代，無論是國產替代的機會，還是5G、AI、汽車提供的市場機會，以及融資上市等資本機會。縱使有了這些零的突破，有了優(yōu)越的發(fā)展契機，但是先進工藝制造、EDA軟件、基礎材料等等都是我們的短板，取長補短，半導體產業(yè)仍然有方方面面需要平衡和發(fā)展。因此，似乎也看不到松懈的時候，只有一往無前，做得更好。