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B体育国产芯片的真实水平如何?

发布时间:2023-09-24 21:50浏览次数: 来源于:网络

  B体育如果不是美国对我们的科技企业进行打压和封锁,国内的绝大多数人根本都不知道我们和对手在高端技术领域上的实力差距,也不会知道做芯片原来是一件这么难而且重要的事情。半导体行业前辈们这么多年苦口婆心的呐喊,效果远远不及竞争对手毫不留情的巴掌。

  确实,正如大家所见,芯片是世界上最难掌握的核心技术之一,也是衡量一个国家科技实力的重要标准之一。

  虽然我们知道,芯片其实就是沙子做成的。但我们更应该知道,从一颗沙子到一颗芯片,经历的每一个步骤都非常不易。

  从整体上来说,芯片的研发和制造包括IC设计、IC制造和IC封测三大环节。这三个大环节里面,又包括了很多小环节。例如,像硅片制造,就包括了100多道工序。

  芯片行业的企业分为两种模式,分别是IDM模式和Fabless模式。IDM模式,就是芯片的设计、生产、封装和检测都是自己做。Fabless模式,就是无晶圆厂的芯片设计企业,专注于芯片的设计研发和销售。而实物产品的晶圆制造、封装测试等环节,外包给代工厂(称为Foundry)完成。

  放眼全球,只有英特尔、三星、TI(德州仪器)等极少数几家企业能够独立完成设计、制造和封测所有工序。

  大部分芯片企业,选择的是当一个Fabless,也就是专门从事芯片设计。例如华为、MediaTek、高通,都是Fabless。而负责代工生产的Foundry,主要有TSMC(台积电)、格罗方德、联华电子等企业。

  中国目前没有IDM模式的企业,我们主要走的是Fabless模式。也就是说,我们有很多的Fabless(芯片设计企业),也有很多的Foundry(晶圆制造企业、封装测试企业)。这些企业很多都在全球排名前列。

  就拿现在最火的5G终端芯片来说吧。全球有能力推出产品的,一共只有5家企业,其中有3家是中国的,分别是华为海思、MediaTek和紫光展锐(三家都是Fabless)。另外2家是高通和三星。

  世界上最厉害的几家Foundry代工厂中,台积电和联华电子就是中国的。中国大陆的中芯国际,也有一定的实力。据国际半导体设备材料产业协会(SEMI)公布的数据显示,到2020年,全球将新建62座晶圆厂,其中26座将落户中国,占比高达42%。

  不过我们还是应该清楚认识到我们和国外半导体名企之间的差距。根据知名咨询机构Gartner发布的2018年全球半导体营收25强榜单(不包括Foundry),只有MediaTek和华为海思名列其中。

  众所周知,芯片产业一直以来都遵循着摩尔定律的节奏快速发展,工艺制程从微米到纳米,再从90纳米、65纳米一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米。

  对芯片企业来说,不管是Foundry还是Fabless,从来都没有停下来歇口气的机会。搞芯片就是逆水行舟,不进则退。企业需要不停地投入资源,不断更新换代,才能避免自己在激烈的追逐中落后。如果落后,就意味着淘汰出局。

  曾经有人总结了做芯片的四大成功要素,相信很多人也都听说过,那就是——砸钱、砸人、砸时间,看运气。

  2018年芯片禁运事件爆发之后,很多公司动辄信誓旦旦地说自己要拿几十亿搞芯片,好像很有魄力很有决心的样子。其实别说几十亿,就算几百亿,对芯片产业投资来说,也并不算多。目前随便一款28nm芯片的研发设计,都是好几亿起步。就像华为的麒麟980,研发费用就达到了3亿美元。一条28nm工艺集成电路生产线的投资额就更惊人了,约50亿美元。

  再举个例子,1997年成立的MediaTekB体育,一直都从事芯片的研发。近三年来,每年的研发投入都在550亿新台币(约125亿人民币)以上。过去的16年里,研发投入达150亿美元以上。尤其是这两年,因为加大了5G方面的研究,MediaTek的研发费用占总营收比重达到了惊人的24%。

  搞芯片,还离不开大量的芯片技术人才,这也不是简单花钱就能很快“买”来的。根据《中国集成电路产业人才白皮书(2017-2018)》显示,到2020年前后,我国集成电路行业人才需求规模约72万人,现有人才存量只有40万,缺口将达32万。

  如果想要研发人才,企业必须认真做好选拔、培养和磨合,努力建设完善人才梯队。目前芯片企业在这方面都投入巨大,联发科技16000名员工中,有9000人是研发,由此可见芯片产业对人才的重度依赖。

  在芯片上投入,就算你肯砸钱、砸人,也要看你能不能熬得住。大家都说做芯片要能板凳坐得十年冷,这真不是开玩笑。从开始投入到看到回报,其中的过程非常漫长。天天烧钱不见回报,谁能受得了?如果熬不住选择了放弃,就是前功尽弃。

  话说回来,如果投入资金一定能出成果,那投也就投了。关键是,这里面存在极大的风险。如果流片失败,对于很多企业来说,根本承受不住这样的损失,可能会直接导致破产。就算芯片做出来了,如果市场不认可,卖不出去或者销量不好,也意味着巨大的经济损失,可能导致一蹶不振甚至彻底失败。

  所以说,做芯片是真心不容易。现在中国小有成就的芯片企业,都是死人堆里爬出来的,值得我们大家敬佩。正是这些企业,扛起了中国芯片的大旗,在昂首前进。

  总而言之,中国是一个伟大的国家,中华民族是踏实勤奋和充满智慧的民族,所以,不存在什么是我们做不了的。大家应该对自己国家的企业有足够的自信B体育,对国家日益强大的科技实力有足够的自信。

  目前我们对芯片产业的重视度仍然在不断加强,产业布局、资金投入、技术研发、人才培养等各个方面都在快速进步,相信未来我们会有更多的优秀芯片企业涌现出来。国产芯片的水平肯定会越来越高。我们在全球芯片产业链上的话语权,也一定会越来越大!

  这套芯片是华为在2018年12月21日首届智能计算大会上发布的六款芯片,包括

  可以说这几款芯片都达到了在各自领域都达到了国际一流水平,其中①②采用的是TSMC 7nm工艺,⑤是12nm工艺,③④⑥则是16nm工艺。

  但是,我还是想说,国内的高端芯片(CPU/GPU)设计能力和国际最先进水平还是有相当差距。

  我们可以做两个假想的思想实验,把当前华为受到的打压手段扩大到中国所有企业,也就是在某个细分市场上的完全脱钩。然后来对比一下可能的结果:

  假设一:台积电对中国大陆企业全面禁售,但大陆还能继续买到Intel/ARM/Nvdia的CPU和GPU芯片及IP核

  假设二:Intel/ARM/Nvidia等的CPU/GPU以及一些核心IP对中国大陆企业全面禁售,而台积电继续对中国大陆开放

  华为大多数业务也将不得不停摆,包括现金流主要来源的手机业务,因为自研芯片还是要购买国外的CPU IP核/GPU IP核才能做设计芯片;

  华为将全部自研IP核,或者使用中国企业的IP核,但客观地说国产IP核设计和ARM公司还有差距,这需要时间来补课,补芯片设计方面的课。

  短时间内(长短等于补完课的时间),在国际上中国产品竞争力受到影响,甚至退出国际市场。

  由此可见,第二个假设的思想实验带来的后果要严重得多。所以,大家在极度重视芯片制造的同时,还要避免一个认识误区——中国的芯片设计没问题了。

  事实上,中国的高端处理器芯片的设计,包括CPU/GPU等,和国际最先进水平差距还很大,尤其是我们的处理器芯片架构设计人才还非常非常短缺。所以国内多家大厂选择在美国建芯片设计部门,在美国招人,在美国做设计,然后交给台积电流片,因为他们在国内很难招到懂处理器芯片架构设计的人。

  这个问题很大,讲起来很容易让外行晕掉。有些专业回答,我都看晕了。。我就简单粗暴点,从我个人觉得比较能说明问题同时比较易于理解的角度来谈,浅谈一下。(我怕泄密。)

  首先,要明确的一点,市面上能买到的芯片或者欧洲日本韩国有替代方案的产品,其实都不是什么问题。我们自己自主研发,主要还是从安全角度考虑的。

  海关的数据显示,我国2018年进口芯片数量为4175.7亿件,同比增长10.8%,而进口金额达到3120.58亿美元, 2万亿人民币。其中大家知道的,工业化应用的专用集成电路(ASIC)采购其实占了总量的满大比重,这也是主要的差距所在。

  笼统的讲,工业级乃至军用级应用有个特点就是比较的不在乎功耗,而追求性能,尤其是可靠性的极致 。而消费级产品,比如SOC一类的更多的是寻求功耗性能面积价格(PPAC)最优比(尤为看重功耗及价格),性能和可靠性都可以做出牺牲。(能达到:“又不是不能用。”即可)。

  更具体点讲,民用级,工业级B体育,军用级有不同的标准,比如寿命,使用环境温度范围,强度,耐冲击,抗干扰,抗辐照,气密性等等要求是逐级增加并升高的。

  显然这些要求不仅仅是设计的问题了,牵扯到了整个产业链,材料,制造,封装等等了,也就是说,单块同种芯片,无论从难度还是价格来看,军用>工业>民用消费类。在工业芯片排行上,IDM厂(设计+制造+封装厂)比Fabless(纯设计)更占优势。

  简单截了张百度搜到的图,很简略,但也能说明差异,有兴趣的可以研究下GJB(国军标),GB(国标)等标准文件。

  下图可以看到国内芯片设计的龙头,海思(Hisilicon)2018年的营收为75亿美元,国内第二的紫光展锐貌似是12,3亿美元的样子。

  这里以应用最广也是比较典型的数模模数(ADC,DAC)转换举例,有人说,ADC(模拟信号转数字信号),DAC(数字信号转模拟信号)有这么重要,有这么难吗?当然了啊,任何系统都离不开的玩意儿,现在的系统几乎都是数字与模拟混合信号系统,而且不同的应用场景需要选用不同的DAC,ADC。全球ADC、DAC市场主要被几家跨国大企业所垄断,如ADI、TI、MAXIM、MICROCHIP等,其中,ADI(美国)市占率最高,约为58%,TI(美国)占比约为25%,MAXIM(美国)占7%,MICROCHIP(美国)占3%,这已经93%了。。

  拿ADC举个例子, 简单的讲,分辨率和采样速率通常是个矛盾体,分辨率越高,采样速率越低。ADI去年有款明星ADC (非军用),业内震动,AD9213, 12bit(分辨率), 采样速率10.25G,将市场上同种分辨率的最高速的ADC的采样速率又拉高2.5倍,可以具有 5G+的奈奎斯特信号带宽并且可以直接对高达7G的射频信号直接数字化,功耗仅为5W。官方售价2000美元,目前代理近4000美元。

  国内做专用AD/DA的最强的能做到12bit分辨率的高速ADC,速度只能做到1G;能做到10G采样速率的,分辨率只能做到8bit。(都是中电X所,航天X所研制的,量产及供货情况不详)商用的也是中电,航天下属公司在供货,但与世界一流水准相比差了差不多10~15年。。其他也有不少公司做AD,DA,但多为集成在SOC里的,分辨率/采样速率要求相对都较低B体育。

  还有一种芯片,是那种市面上买不到的,也就是美国对咱们禁运的那些芯片,这才是最要命的。

  这些芯片一般是卫星,雷达,导弹,战机等国防装备上必不可少的东西。(因为军事应用,所以被禁运了。)技术研发难度很大,采购量不大,所以一般只能由国家来主导做,这时候我们国家的“核高基”重大专项,就应运而生了,其宗旨,简单说,就是将那些我们没有,无法进口只能通过黑市高价采购的芯片,在商业或自主的生产线上复制过来。能承接核高基专项的单位资质门槛较高,多为中电集团下边的各大研究所,子公司,完全没外资参股,并且有军品研发资质的国企,民营企业。。

  举几个例子,比如高分辨率高采样的ADC,DAC ,小数分频,整数分频锁相环,直接频率合成器, MEMS陀螺仪,加速度计,惯导,磁场传感器等等等AD。(也涵盖工业级芯片)

  这些芯片有个特点,基本都是专用集成电路电路(ASIC),与SOC不同的是,其工艺制程都不是最先进制程,多为0.13um,0.18um,0.35um, 并且都不是商业生产线,都是自己的工艺线,通过自己工艺调校,获得强大的,拉出同行一大截的性能,最最常见的几家模拟巨头:TI, ADI,美国国家半导体(被TI收购),美信。。。华为的主要营收来源-通信设备上很多ADI,TI的产品,自己也仿造做了很多年,可是。。。

  黑市采购是极其昂贵的,大家知道的商业芯片,常见的比如Intel的E5处理器,一颗1,2万算贵的了,但是很多被禁运的芯片,(插入个小八卦)某设备必用的关键芯片,洛克希德马丁采购价2000美金,黑市进来到我们这,一颗是8~10万Rmb,关键是这玩意儿不是放一颗就行的,一套设备下来成本高得吓死个人。(这是我以前有幸参与某专项时,一位来自总装的核高基评审专家在饭桌上说的。。)

  还是那句话,分析形势有利于认清形势,只有认清了形势才有利于选择最好最有效的前进突围方向,国内芯片起步晚,底子弱,但我们只要奋发图强,砥砺前行,最关键的是把投资的每一分钱都花在刀刃上,我们的未来一定是光明可待的。

  昨天发了一篇和我师妹张倩的对话分享文章,她重点从私募投资人角度介绍了这两年投资国产替代,和自主可控的经验。不怕脱钩,中国硬科技对美全面替代中 (丁辰灵对话天际资本张倩)

  这篇文章发表之后,有些读者有不同意见,大约还是中国对美国的替代过于乐观的论调,灵哥这篇小文就简单谈下这个问题。

  关于美国对中国芯片半导体制裁,有极度悲观的人认为美国制裁会让中国芯片业倒退几十年。我感觉很多人骨子里还是天生怕,看到卡脖子就感到世界末日,感到钱途渺茫。

  正好今天台积电总裁魏佳哲发内部信,让员工去放假,他说因为世界需求下滑,所以不如多陪伴陪伴家人。

  因为半导体本身的周期下行,和美国对华制裁的双重压力,台积电股价都跌趴了,这不休假也没活干不是吗?

  我是乐观派,或者叫不悲观派。因为从技术上,确实国产设备比美国设备差。有些设备良率低,或者技术从研发成功到形成产能需要一段时间,的确无法对美国设备立刻代替。

  但现在是半导体芯片下行期,所以幸运的是可以苟着。那就苟着呗,看到底是美国能苟,还是中国能苟。

  技术?物理学五十年没有理论突破了,弦理论是玄学,是鬼扯。摩尔定律几乎要失效了。意味着技术可以被后进者突破,所谓摸着美国过河。

  市场?所谓美国有技术,中国有市场。就像那天我和我外资行同学聊天,他说美国这操作也是没谁了,一般来讲都是甲方搞乙方,哪有乙方搞甲方的。

  中国这些企业是买家,美国这些设备公司是卖家。只有买家不想买,哪有卖家不给卖?

  我知道有人会说,那美国有技术,不卖给你可以卖给别人。你可以试试看,是不是可以卖给越南,或者就是卖给本土的Intel,看看他们买不买?

  Good luck to You!Intel马上大裁员,台积电让员工休假,全球半导体大滑坡,你让资本再去投新厂?你找谁买去?

  而且市场这种东西,可以被创造也可以被消灭。华为搞手机,创新上有突破,全球手机整个盘子是增加的。华为被搞下去,苹果创新乏力搞出了个刘海伪创新,结果今年黄牛都亏钱。

  我为何说,幸运在我。如果是在全球消费电子突飞猛进时,人家卡你是真可能把你产业卡没了。现在是在消费电子需求极大萎缩的时代,明后年全球经济下降萧条,欧洲人连吃饭和取暖都有问题,你还让他换手机,狂买电子产品?

  为什么我说在苟的时代,看谁苟得过谁。因为美国是纯粹靠资本驱动的,中国不是。所以苟下去,中国可以时间换空间,美国高度金融化杠杆化的企业融资方式可以苟吗?

  斗争:这又是另外一个维度的思考了。在斗争中,不一定要以快打快,也有可能以慢打快。

  美国需要全球化这个高效运转的体系来支撑美国上层建筑的循环运转,但是我们在这个循环体系中越久,对自己未必有利。

  这就跟你在一个大厂上班,天天打鸡血干活,高薪每年年底还有分红股票。老板舍得给,因为老板或者背后的资本得益最大。

  但很可能你三十五岁之后就被裁员没地方要了,那时候你就开始羡慕旱涝保收但是拿了20年普通工资的公务员同学了,但三十五岁还能转行吗?

  所以当中国在美国主导的全球化体系中,循环往复给西方提供产能,提供商品,本质上是为西方提供统治的支撑。

  这个能赚到钱的体系有点像吸毒一样,你是停不下来的。但是如果形成了习惯,没有能力摆脱为美国西方打工的话,那就永远依附在美国这个体系上,是对我们的复兴不利的。

  如果按照自己的想法来布局去依附,整个全球化国际环境又不允许,人家会用不遵守国际秩序的大帽子来扣你。更何况,内部还有大量的既有秩序的既得利益获益者,他们会拉后腿。

  现在好了,美主动要断链,要重塑游戏规则,整个半导体市场的发展被拉慢了。这是求之不得的去依附的好机会,中国企业本来不想跟美国设备厂脱钩,但现在不想用国产设备的也不行了。

  所以你要问我美国封锁对我们乐观吗,悲观吗?我很乐观,战略机遇啊!但是如果你的眼光只是围着制裁带来的当前利益损失,和当前国产设备还不能完全顶上来,你一定会觉得极度悲观。

  我只知道,反正我坐在北京家里码字,不用像韩国人日本人那样为了朝鲜要试验核弹担惊受怕的。这不还得感谢当初西方核技术对中国的封锁吗?

  (全文完,首发微信,欢迎大家关注我微信公众号 ding_chenling)

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  爱国情怀值得消费吗?怎么不值得,如果是真材实料、真国产、真性能、真便宜,为何不值得买?大人时代变了,国产存储雄起了。曾经SSD、内存动辄上千元的时代一去不返。

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