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海思能否带领中国的芯片设计突围?

2019-06-11 10:59
来源: 亿欧网

我国半导体设计市场份额低,核心架构和EDA工具受制于人

从IC设计市场区域份额来看,美国集成电路设计行业处于全球领先地位,2017年行业销售额占全球集成电路设计业的 53%;中国台湾地区占16%,位居第二;中国大陆地区IC设计销售额占比较低,原因之一在于类似海思半导体、中兴微电子和大唐微电子等国内IC设计巨头多数IC产品仅供自用,因此转移它们自用的IC产品之外,中国大陆直接向市场供应的IC产品销售额仅占11%。

海思能否带领中国的芯片设计突围?

从IC设计企业实力来看,我国大陆缺乏全球性的IC设计企业。根据拓墣产业研究院数据,2018年全球前十大IC设计企业中,美国拥有6个,中国台湾拥有3个,德国有1个。而且前两名博通和高通2018年营收分别为189和164亿美元,两者营收之和占据了全球前十大IC设计企业营收的50%。中国大陆目前还缺乏从营收体量上进入全球前十的IC设计巨头。

海思能否带领中国的芯片设计突围?

从研发支出角度来看,国内IC设计企业与国际大厂有很大差距。根据IC Insights数据,2017年全球投入研发资金最多的前10大半导体厂主要为英特尔、高通、博通、三星等全球半导体巨头。除了高通和东芝的研发开支相比2016年出现了负增长,其他厂商均呈现同比提升态势。国内IC设计厂商目前还没有研发开支超过10亿美元的,因此大陆IC设计产业的投资力度与其他大厂相比还存在一定差距。

从技术角度来看,我国IC设计的技术难题主要是核心架构与EDA工具受制于人。

海思能否带领中国的芯片设计突围?

在核心架构方面,高度依赖海外公司的IP授权。当前国内主流IC设计商采用购买国外CPU的IP授权,并借助现有的生态系统开拓市场。例如华为海思从2009年的K3到2018年的麒麟980,在国产SoC芯片领域取得较大突破,但是,华为手机SoC的麒麟芯片和服务器的鲲鹏芯片的架构与指令集依然依赖ARM公司的授权,不仅许可费高昂,而且每次授权期限仅仅4-5年,还被限定使用范围。

海思能否带领中国的芯片设计突围?

ARM的授权模式分为三个等级:授权等级最低的是使用层级授权,拥有使用授权的用户只能购买已经封装好的ARM处理器核心,而如果想要实现更多功能和特性,则只能通过增加封装之外的DSP核心的形式来实现。大多数缺乏研发设计能力的初创企业都选择购买这种授权;授权等级较高的是内核层级授权,指可以一个内核为基础然后在加上自己的外设形成MCU,例如三星、德州仪器(TI)、博通、飞思卡尔、富士通等等;授权等级最高的是架构/指令集层级授权,指可以对ARM架构进行大幅度改造,甚至可以对ARM指令集进行扩展或缩减,例如苹果的A系列、高通的骁龙系列、华为的麒麟系列。

如今,我国80%的信息产业都是建立在他人的芯片平台基础上的。目前,国内仅有中科院的龙芯和总参谋部的申威拥有自主架构,前者用于北斗导航,后者用于神威超级计算机,民用领域基本是空白。从革命的角度看,申威比龙芯更具革命性,龙芯为了生态兼容了MIPS指令集,并在MIPS的基础上扩展形成了LoongISA,而申威则独立开发了SW64指令。申威432大约与龙芯3A4000同一时期完成,在主频和工艺上比龙芯3A4000更强,但在微结构可能是龙芯的更好,两者的性能可能会在伯仲之间。与申威432采用同一款内核的服务器CPU,申威3232,这款芯片可以达到英特尔主流服务器的60%—70%。

在芯片设计的EDA工具方面,我国芯片设计公司也离不开Cadence、Synopsys等海外EDA软件公司的授权。

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