超全面的芯片百宝箱,十种最常见的芯片产业特点

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三、存储芯片产业

存储芯片作为半导体元器件中不可或缺的组成部分,有着非常广泛的应用,在内存、消费电子、智能终端等领域均有运用。随着大数据、云计算、物联网等发展,其在整个产业链中扮演的角色将更加重要。过去,我国的存储芯片基本依赖于进口,三星、东芝、SK海力士、美光等美日韩企业占据主要市场份额。近年来,国家把集成电路产业列为“十三五”期间重要的新型战略性产业,国产化“存储芯片”开始逐步崛起,以长江存储、晋华、长鑫等国内企业在技术上不断取得突破,为“中国芯”贡献自己的力量。

我国正处在由低端制造业转向高尖端工业化的进程中,产业转型迫在眉睫,信息化已经上升为国家战略的一部分,存储芯片在推动国家信息化上承担着关键作用。存储芯片可分为易失性存储器和非易失性存储器,目前主流的存储器是DRAM与NAND Flash,两者占存储器市场的九成以上。

存储芯片除了满足基本的存储功能,未来,带有各种处理器内核的SoC以及集成更多处理能力的FPGA产品将成为市场新需求。对于存储市场而言,借助FPGA来实施嵌入式解决方案,可以定制实现其系统处理能力、外围电路和存储接口,并快速提高产品的核心竞争力。

研发存储芯片的意义不仅仅在于其功能与作用上,对于国家而言,大力发展存储芯片产业至少有三层重要的意义。一是降低成本,提升国产化市场占有率。前几年,内存涨价一直是困扰很多国内电子厂商的“心病”,由于内心芯片的国产化很低,导致很多国外厂商疯狂涨价,对整个产业链影响很大。而正是外企的压力,更加坚定了国内厂商发展自产内存芯片的决心,以紫光集团为代表的企业投资了好几个内存厂家。二是掌握核心技术,不再受制于人。存储芯片又被称为电子产品的“粮食”,一般占产品成本的二成左右,在竞争激烈的电子产业链里面,没有核心技术的企业,很容易被“卡脖子”,毕竟谁都不希望“中兴”这样的事情再次发生。尽管中国是全球最大的手机制造生产基地,但内存芯片的自给率不到一成,在动荡的全球贸易局势中,这是一个很大的缺陷。三是助力“大国”崛起,提升国际话语权。中国自古以来就以“大国”自居,在GDP坐稳全球第二的形势下,产业化升级成为当前的主要任务之一,芯片技术作为顶尖的科技,既为企业赚取了大部分利润,也能提升国家的话语权。以美国为例,无论是电脑芯片、通讯芯片还是存储芯片,它都是市场的领导者,因此它才有了对很多国家“指手画脚”的筹码。

近年来,随着政府和企业的努力,国产内存芯片的市场呈现稳中有升的形势,据海关总署数据,2017年一季度,我国芯片进口额为505.16亿美元,同比上涨7.62%。企业纷纷加大研发与建厂,推动中国存储芯片的量产化,以长江存储、晋华、长鑫等为代表。

据悉,前不久,长江存储的3D NAND闪存已经获得第一笔订单,总计10776颗芯片,将用于8GB USD存储卡产品;明年,长江存储还将开始64层堆叠闪存。2018年1月,合肥DRAM一期一厂厂房建设完成,并开始设备安装,年底将启动生产8GB DDR4工程样品,预计2019年底实现单月产能2万片。2018年4月,晋华集成电路存储器生产线项目举行钢结构吊装仪式。

在内存芯片的前沿技术上,中国的科研人员也在不断取得新突破,近日,中国投资130亿元开建PCM相变内存,性能是普通存储芯片的1000倍。由复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏带领的团队研发了一种新的二维非易失性存储芯片,是传统二维存储芯片的100万倍,刷新时间是内存的156倍。

尽管国内的内存芯片厂商取得了一些成绩,但我们得清醒地认识到,在核心技术、市场份额、人才储备等方面,差距仍然很大。近年来,很多国外厂商以知识产权等方式压制国内厂商,这更要求企业拥有自己的核心技术。存储芯片的国产化是未来国家战略的一部分,企业除了闭门造车,也得时刻关注政策、市场变化,通过产业链引导来满足更多规模的应用,只有让相关产业链的企业享受到经济收益,才能发挥存储芯片的价值,做出最有市场价值的存储芯片。

四、比特币ASIC矿机芯片产业

比特币一词的出现带动了矿机市场的火爆,随着越来越多的人加入其中,算力强悍、价格合理的矿机一时间成为比特币玩家争夺的关键产品。作为当前主流矿机的核心,比特币ASIC芯片自然是影响矿机性能的关键指标。

矿机一般指可以运行挖矿软件的电脑,相对于普通的电脑,矿机运行速度更快、功耗更低。比特币玩家们为了提高挖矿收益比,会选择高性能的矿机进行操作,同时在矿机上安装多块显卡,增加ASIC专用芯片等,让挖矿更顺利。按照芯片类型分类,矿机可分为 ASIC矿机、GPU矿机、FPGA矿机、 CDN矿机……本文将重点和大家聊聊ASIC矿机的那些事。

ASIC矿机芯片是ASIC矿机的核心,也是整台设备的关键。目前全球从事ASIC矿机芯片研究的企业不到50家,其中中国的企业市场份额占比超50%,这是我们值得骄傲的一块芯片市场。世界三大矿机生产商比特大陆、嘉楠耘智和亿邦科技均诞生在国内,其中比特大陆作为全球最大的比特币矿机生产商,市场占有率超过一半。

随着制作工艺的不断提升,比特币挖矿已经逐步进入恐怖的军备竞赛,挖矿变得越来越专业。作为ASIC矿机芯片企业,唯有将自身的技术突破并领先,方能快速占领市场。近日,知名矿机ASIC厂商嘉楠科技首发了7nm工艺的ASIC芯片,并应用在旗下的阿瓦隆A9矿机上,比特币挖矿性能从之前的14T提升到最高30T,性能翻倍,同时能耗只有之前的一半左右。

7nm工艺被誉为半导体产业的一道坎,嘉楠科技之所以这么重视研发,是因为ASIC芯片技术不同于FPGA/CPLD等,它是一种专用芯片技术,难度并没有SOC级芯片技术高。在工艺上的突破是目前最有效的一种方式。

不同于嘉楠科技,比特大陆则借助AI技术助力自己的ASIC矿机芯片提升性能。近年来,人工智能技术的发展给很多行业带来了新的生命力,ASIC矿机芯片发展至今,“AI+ASIC芯片”是一种新的研究策略。据比特大陆的詹克团先生认为,ASIC设计起来比CPU、GPU简单,且更适合实现深度学习算法,因此他们选择推出ASIC芯片为人工智能助力。据介绍,这是一颗面向深度学习应用的张量计算加速处理的专用定制芯片,适用于CNN、RNN、DNN等深度神经网络的推理预测和训练。比特大陆作为行业的领导者,其推出的BM1680矿机芯片一出现,迅速成为AI芯片领域的一匹黑马。

五、电视芯片产业

近年来,国内电视芯片企业逐渐崛起,尤其是4K电视芯片领域,国内企业占比超过六成,涌现了华为海思、海信、海尔、锐迪科、晶晨半导体等知名的电视芯片厂商。

在黑白电视和早期的彩色电视时代,屏幕才是电视企业最关注的参数之一,电视芯片的地位无足轻重。随着人们对电视的画质、便捷性要求越来越高,互联网、高清、智能电视时代的来临,电视芯片成为了众多电视厂商争相竞争的关键筹码,芯片性能对于电视的体验至关重要。不同于手机芯片需要“操心”的事情那么多,电视芯片主要控制电视的画质、音质、运行速度、解码功能等,但同样不可或缺。

智能电视是一种搭载了操作系统的全开放式的平台,像智能手机一样,用户可以自行安装和卸载软件、游戏等第三方服务商提供的程序,通过此类程序来不断对彩电的功能进行扩充,并可以通过网线、无线网络来实现上网冲浪。智能电视要实现“智能”首先意味着硬件技术的升级和革命,只有配备了业界领先的高配置、高性能芯片,才能顺畅运行大型3D体感游戏和各种软件程序。智能电视需要既能完成传统电视的解码显示功能,又能运行操作系统和众多应用,因此芯片设计上两方面均要兼顾,可以说电视芯片是智能电视的“大脑”。

和其它芯片的发展一样,大陆早期的电视芯片几乎全是进口,而这其中,台湾芯片占据了市场主流,晨星、联发科、联咏科技、瑞昱半导体四大电视芯片企业垄断国内市场。早期我国的芯片设计人才紧缺、企业资金有限,多方面原因造成了电视芯片对进口的依赖。

目前国内电视芯片的当红“炸子鸡”当属华为海思,华为海思的hi3751V600、hi3751V510芯片,正成为多个品牌4K电视的“心脏”,包括夏普、海信、康佳等多个品牌都使用上了海思芯片,目前出货量超过千万颗,国内市场份额超过三成。如今,锐迪科、晶晨半导体等厂商市场份额也在提升。

据相关数据统计,2017年上半年,在中国液晶电视主控芯片市场,晨星台湾市场份额约四成,联发科技市场份额约5%,合计低于五成,市场份额明显下降,这主要得益于一些新的厂商的崛起。而在4K电视主控芯片领域,国内芯片企业占比超过60%。

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