根据 DIGITIMES Research 的数据,2018 年全球 IC 设计厂商收入排名前十位中只有华为海思一家大陆企业上榜。虽然以华为海思为代表的移动处理器芯片设计厂商已进入全球前列,但国内芯片设计总体水平相比于国际芯片巨头还存在着巨大差距,CPU、GPU、FPGA 等高端通用芯片仍被国际巨头垄断。
近年来我国设计产业发展迅猛,行业增速远超国际平均水平,华为海思已经达到 7nm 先进制程,在 5G 芯片技术上也走在世界前列;紫光展锐、大唐的 5G 部署在积极进行;汇顶科技的指纹识别芯片应用于国内大部分智能手机;寒武纪、地平线的 AI 布局在国际崭露头角。
(1)芯片设计的商业模式
按照芯片设计的商业模式,可分为 IP 设计和芯片设计。
IP 设计,即设计芯片 IP 核(IPcore)。IP 核是芯片常用设计模块,现在芯片的设计,不再是完全从 0 开始,都是基于某些成熟的 IP 核,并在此基础之上进行芯片功能的添加。
以 ARM 公司为例,自身不生产芯片,而通过处理器授权、处理器优化包授权与架构授权三种授权方式作为商业模式。芯片设计公司获取 ARM 公司的授权,得到 ARM 芯片的 IP 核,在此基础上进行进一步的芯片开发。
英特尔(Intel)是主要研制 CPU 处理器的巨头,全球最大的个人计算机零件和 CPU 制造商。1971 年,英特尔推出了全球第一个微处理器——4004,应用在计算器上;1978 年推出 8086,可处理 16 位数据、组频 5MHz,这是首颗 x86 芯片,IBM 在自己首台 PC 中采用了 8086 的精简版 8088。英特尔的 CPU 带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界。可以说英特尔的历史就是 CPU 的发展简史。
但随着 iPhone 等智能手机设备的到来,移动互联网大潮来袭,英特尔却没能保持住优势,在移动设备端 CPU 逐渐被 ARM 芯片打败。ARM 采用了 RISC 精简指令集架构,主打低成本、低功耗和高效率的芯片,在移动设备端具备极大优势,目前世界超过 95% 的智能手机和平板电脑都采用 ARM 架构。可见 ARM 和是 Intel 截然相反的战略路线,英特尔一直以来坚持全产业链商业模式,而 ARM 是开放的合作共赢模式。
(2)国内主要参与玩家
对于国内企业来说,CPU 是国内企业追赶上世界龙头企业难度最大的芯片。国内主要的 CPU 企业有龙芯、兆芯、华为鲲鹏和飞腾。
即便部分 CPU 性能已追赶上甚至超越英特尔,由于国内 CPU 缺乏完善的产业生态支持,国内企业还不足以与市场龙头企业产生直接的竞争。国内企业多用于国家层面的金融、安防、军工、航天等领域,民用领域暂无可观市场。
DRAM(Dynamic Random Access Memory),即动态随机存取记忆体,是最常见的存储器,只能将数据保持很短的时间,最常见的应用是 PC 中的内存。为了保持数据,使用电容存储,所以必须隔一段时间刷新一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。
从行业上看,早期计算机应用占了整个 DRAM 产业高达 90% 份额,2016 年开始伴随大容量智能手机崛起,智能手机逐渐取代 PC 成为 DRAM 产业的主流,同时云服务器 DRAM 需求涌现的带动是功不可没的推手,包括 Facebook、 Google、 Amazon、腾讯、阿里巴巴等不断扩充网路存储系统,对于云存储、云计算需求的提升,都带动服务器 DRAM 需求起飞,目前 DRAM 行业一直被美韩三大存储器公司垄断, 三星、海力士、美光占据了全球市场的 95% 以上。
我国已开始大力发展国产存储芯片,目前我国逐步形成了紫光集团与武汉、南京及成都合作展开的 NAND 与 DRAM 项目(长江存储),兆易创新与合肥合作的 DRAM 项目(合肥长鑫),联电与福建省合作的 DRAM 项目(福建晋华)三大存储项目。
DRAM 主流消费市场虽然庞大,但前行阻力与压力也极大,国内企业可通过细分市场切入,实现研发、生产的积淀后再弯道超车成为不少国产存储芯片企业的选择,例如东芯半导体就将目标瞄准了中小容量存储芯片市场。
新一代万亿蓝海物联网设备需要大量的数据存储和传输,中小容量存储芯片将更合适物联网发展的需要。目前全球 NAND 闪存行业正处在 2D 到 3D 的过渡期,几大巨头都将重点放在了 3D 的比拼上,存储巨头将逐步放弃中小容量存储芯片市场。物联网和智能终端的快速发展将不断扩大对中小容量存储芯片的需求。行业格局的演变,为东芯这样专注中小容量存储芯片的半导体公司创造了历史性的发展机遇。