我們日常的芯片,其實有幾個大市場,集成電路(IC)其實只是半導體的一部分,其他還有分立器件(二極管,三極管之類),光電子,傳感器。

而集成電路就是四大類:一個是 存儲芯片市場,包括DRAM,NAND FLASH,韓國的三星和海力士之所以能成為營收全球前四位的半導體廠家,就是因為其主要收入是來自DRAM和NAND FLASH這樣的存儲器產品。我國在這方面從2016年開始也開工建設了長江存儲和合肥長鑫公司,目前已經在市場銷售國產存儲器顆粒了。
一個是 邏輯芯片,簡單的說就是CPU,GPU,FPGA,ASIC,DSP芯片等,
例如我們熟知的英特爾,AMD開發的筆記本和臺式機電腦芯片就是CPU;
像寒武紀,燧原,地平線,奕斯偉,華為等公司開發的人工智能芯片就屬于ASIC專用芯片。
可以說存儲芯片和邏輯芯片都是我國芯片實現國產化的主戰場,這兩者在金額上來講占據一大半的金額。
還有一個是 MCU微處理器,這個其實和邏輯芯片的區別在業界是比較模糊的,不過從應用來說,一般是用于家電,工業控制系統、汽車電子、醫療產品等場景,可以總結下這些場景對計算能力的要求不是很高,同時更多要求高穩定性和可靠性,目前國內兆易創新,中穎電子都在搞MCU。
另外就是 模擬芯片了,前面三類都是數字芯片,處理的是數字信號,也就是1-0信號,而模擬芯片則是處理連續的物理信號,包括聲光力熱電磁波等。模擬芯片主要是電源管理芯片和信號鏈芯片兩大類。
目前總體來說, 我國有個很大的不足就是在邏輯芯片的CPU這一塊,CPU是邏輯芯片里面最大的種類。CPU的應用有三個最大的領域:電腦(筆記本/臺式機)、智能手機、數據中心服務器。
目前我國只是在智能手機這部分有一定的份額,其實主要就是來自華為海思的麒麟芯片,不過現在由于美國制裁因素,麒麟芯片無法繼續生產了,現在還有紫光展銳在這個領域發展。而在電腦CPU,以及數據中心服務器CPU芯片這兩大領域目前基本還是空白。究其原因,還是技術門檻高,研發難度大,全球能夠進入這個領域的玩家寥寥。在電腦CPU領域,目前全球就是英特爾和AMD,下圖是AMD的CPU在全球臺式機和筆記本電腦市場的份額,數據來自Mercury Research。
2021年Q1分別為19.3%和18%,而其余的份額基本都來自英特爾, 換句話說英特爾占據了全球電腦CPU市場的80%。

而在數據中心服務器芯片領域也是同樣的,英特爾和AMD是兩個最主要的玩家,而英特爾的市場份額更大,下圖中AMD的X86服務器芯片在2021年Q1的全球X86服務器芯片中的份額不過只有8.9%,而其余超過90%都是來自英特爾。
注意不管是電腦CPU,還是數據中心CPU,英特爾的X86架構都占據了絕對的優勢,在電腦CPU領域,幾乎100%使用X86架構,而在數據中心服務器CPU領域,根據Trendforce在2021年8月的文章估計,使用ARM架構的服務器芯片只占到了整個市場的3%,其余97%仍然是X86芯片,并且認為至少在2023年之前,ARM芯片還無法和X86芯片抗衡。
X86架構占據優勢其實就是兩大原因,一是性能,二是軟件生態,其中后者是更為重要的原因,不過全球公司在進入云時代之后,事情開始有了變化。目前全球云計算公司,全球最大的云計算公司亞馬遜,以及也在做云的華為公司,都推出了自研的基于ARM架構的服務器芯片,如AWS的Graviton2、華為鯤鵬920等,試圖通過低功耗優勢的ARM架構在服務器芯片市場獲得份額。
華為的鯤鵬920在獲得了ARM V8的永久授權之后,目前在獨立發展。在華為發布的《鯤鵬計算產業白皮書》里面,寫明了鯤鵬處理器核、微架構和芯片均由華為自主研發設計,鯤鵬計算產業兼容全球Arm生態,二者共享生態資源,互相促進、共同發展,稱之為鯤鵬生態。
目前阿里旗下的芯片公司平頭哥也在2021年云棲大會上推出了自己的ARM架構芯片,在意料之中又在意料之外。
在意料之中,是因為阿里一向是國內自主研發做的比較好的企業之一,最典型的代表是全球第三、亞洲第一的云計算公司阿里云。阿里云可以說是國內最早提出去IOE的企業,從飛天操作系統到數據庫都實現了自研,很好的支撐了每年的雙十一流量高峰。
從軟到硬,阿里的技術棧也開始延伸到最硬核的芯片領域。2018年云棲大會,阿里成立平頭哥,正式宣告進入芯片領域。在外界,平頭哥蜜獾的“人生信條”也不脛而走,尤其是那句“生死看淡,不服就干!”

但實話實說,這兩款產品并不能支撐起一家頂級芯片公司,可以說相比阿里在國內互聯網企業界的地位,平頭哥在芯片企業中還屬于小輩級別,外界也不清楚阿里對于平頭哥的發展究竟有多大的野心。
但2021年10月,阿里云棲大會發布的阿里首款服務器通用芯片,這個多少是讓人覺得有點意外的,因為平頭哥之前發布的IoT芯片和AI芯片,在整個行業來看很多中小公司都在做,并無特別出彩之處,而 服務器芯片的研發難度是要高出一個等級的,整個行業幾乎就是被英特爾和AMD統治,國內目前僅有華為的鯤鵬芯片能夠占有一定的份額,平頭哥的加入,這無疑對中國芯片產業來說是個好消息,也可以看出平頭哥在阿里云體系中承擔了逐步實現芯片全棧自研的任務。
服務器芯片的設計為什么難?
服務器芯片之所以難,在于技術和生態都具有重重阻礙,在技術上,通用CPU由于需要具備全面的性能,理論上專用芯片能做的事它都能做,因此在研發難度上就很大。
更何況英特爾的X86架構經過長期的發展,總體穩定而成熟,性能先進,在服務器芯片領域占據絕對的優勢,要想研發X86架構的芯片,都需要獲得英特爾的授權,而這是極為困難的事情。
AMD歷史上能獲得X86的授權,也是因為當年的電腦大客戶IBM的多供應商要求,英特爾不能成為獨家供應商,所以在1982年授權給AMD,不過后來英特爾又撤回了授權,因此兩家還打了多年官司,形成如今的局面,到現在顯然英特爾并不希望有更多競爭對手的進入。
而ARM架構的出現,使得在服務器芯片領域有了新玩家進入的希望,但是現今的服務器和電腦市場,由于英特爾的X86架構占據了壓倒性的優勢,因此下游的服務器和電腦品牌廠家也不得不考慮和忌憚英特爾的強勢地位,畢竟英特爾能否供貨,供多少貨可以決定自己的出貨量,這就造成了和智能手機市場不同的局面。
智能手機市場由于ARM架構的授權,蘋果,華為,三星都有自研的SoC,而在個人電腦和服務器市場,沒有哪個廠家自研通用CPU,一則無法獲得英特爾授權,二則上游的英特爾在供貨方面占據統治地位,理論上甚至可以說英特爾分配多少芯片給你,你就能制造出多少服務器和電腦。
ARM架構的出現,使得市場出現了希望,蘋果推出了基于ARM架構的M1處理器,用于自己的Macbook筆記本上門,而在服務器領域,國內在華為之后,阿里也推出了基于ARM架構的服務器芯片,也是用于自家的服務器上。
可見,進入服務器芯片這個市場,不僅僅是需要技術上具備高水平,還需要有能與X86抗衡的新架構,同時還需要新進入廠家自己就有消耗芯片的能力,因此華為,阿里就成為極少數同時具備以上條件的國內廠家。
阿里這款芯片使用了2021年3月ARM發布的最新V9架構,采用5nm制程工藝,在云棲大會現場,阿里云還發布了基于該芯片的磐久服務器,這是阿里云首款全棧自研服務器,將在阿里云全球數據中心試驗部署,通過阿里云向行業輸送算力。
阿里云智能總裁張建鋒表示:“倚天710是為云而生的芯片,也是阿里巴巴第一款通用芯片,它兼顧了性能和功耗的優勢,可進一步降低云上企業的成本,目前,阿里云已經全面兼容x86、ARM及RISC-V等架構,我們可為客戶提供多種云計算選擇。”
阿里云是目前中國云計算市場最大的供應商,截至2021年6月30日的2022財年第一季度財報顯示,該季度阿里云營收為160.51億元,同比增長29%,營收主要由互聯網、金融服務及零售行業客戶收入的增長所推動。這充分說明了阿里做芯片的邏輯:它從不斷變化的、增長的市場需求出發,驅動完成底層核心技術的演進。
新增一家具備通用芯片設計能力的公司,對中國芯片產業意味著什么?
而對于國內的互聯網公司來說,加大了對于硬核科技的投入,也有利于增加硬核科技行業的高薪崗位數量,培養和訓練更多的芯片類人才,這對整個社會也是有利的。
芯片設計這個行業,國內目前還非常缺乏巨頭公司,相比高通、博通、英特爾、聯發科、AMD、蘋果、Nvidia這些巨頭芯片設計公司,國內的芯片設計企業還處于小而散的階段,都還沒有到“大而不強”的階段。而我們也可以看出,以上這些國際巨頭,基本都具備很強的通用CPU的設計能力,以及占有大量的全球份額,具備雄厚的資本和技術實力。
在智能手機的SoC領域,國內主要就是海思麒麟和紫光展銳,而在服務器芯片的通用CPU領域,國內主要就只有海思鯤鵬,而擁有雄厚資金實力,以及自帶不斷增長的云服務器需求的阿里的入局服務器芯片,這相比之前平頭哥發布的AI芯片和RISC-V處理器更向前了一步,無疑是件好事,阿里在這方面走出了第一步,這是一個進步。
希望更多的互聯網企業加大對于硬核科技的投入,畢竟在真正的科技領域產生高薪工作崗位,這對整個社會產生的價值我認為是最高的。來源:觀察者網/寧南山
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