中低端芯片，国产芯片困局的突破点？

  【天极网企业频道】飞天商业：近年来，国内科技产业由于国外的出口管制，陷入无高端芯片可用的困局，芯片国产化迫在眉睫。围绕“自主、可控、替代化”，国内芯片企业发力突围。如何破局？高端芯片比较复杂难做，那么先从低端简单的芯片做起，这是目前国内不少芯片企业的起步之路。

  大量存在的中低端芯片

  一般大众印象中的芯片都是比较高端的，如电脑手机的CPU、GPU，乃至AI训练、超算级的芯片。但实际上，芯片种类远不至于此，除了高端芯片，还有大量中低端的芯片存在，如MCU、ECU、存储芯片等等。

  中低端芯片大量使用于消费电子及工业领域，如电视、空调、冰箱等家电、智能家居领域，穿戴设备、智能硬件、无人机、汽车电子，甚至工业机器人、电梯、医疗设备、高铁、火箭、卫星等领域。数字化时代，芯片无处不在，数量需求是万亿级的。

  以目前迅速增长的新能源汽车为例，汽车中要使用到不少芯片，除了关键的智能芯片以外，还有不少比较简单的MCU芯片、SOC芯片等。这些芯片以前多进口自国外大厂，但近年来国产替代率在不断提升。

  这些中低端芯片的技术门槛相对来说没有那么高，很多制程工艺只需要用到130nm、90nm、65nm，因此是新兴芯片企业起步的好选择。

  芯片设计研发的困境

  不过除了众所周知的生产工艺难题，国内芯片在设计上其实也是困难重重。指令，是指示计算机硬件执行某种运算、处理功能的命令，指令集就是这套指令的集合。而芯片设计就是要根据指令集进行架构，芯片公司使用指令集需要获得授权并缴纳授权费。大众所熟知的如X86、ARM指令集架构等，均来自国外，已经停止或随时可能停止继续向国内企业授权IP。

  如何突破这一困局？一，自研指令集;二，采用开源指令集。自研指令集要从零开始，不是每个芯片企业都有此实力。大部分国内芯片企业都选择了开源指令集。目前常见开源的指令集架构，有RISC-V、MIPS、PowerPC等。

  目前最火热最受关注的是RISC-V架构，虽然也来自海外，但它是开源免费的，不会停止授权。而设计上它是透明的，用户能够自由地使用、修改源代码，可以自由地用于任何目的，任何人都可以设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。相比X86、ARM指令集，它具有开放性、灵活性、可扩展性、可移植性、模块化、低功耗等优点。

  开源指令集发展迅速

  近年来，RISC-V在国内迅速发展。2022年采用RISC-V架构的芯片出货量达100亿颗，其中一半来自中国。国内知名的芯片企业、机构如中科院计算所、赛昉科技、阿里平头哥、芯来科技等都有布局RISC-V。中国工程院院士倪光南曾表示，RISC-V为全球芯片领域打破垄断、降低芯片开发门槛、促进芯片人才培养、推进芯片业创新开创了一个新局面，也为中国芯片业发展提供了新机遇。

  3月2日，阿里平头哥半导体举办了首届玄铁生态大会，展示3大系列8款RISC-V处理器，覆盖高性能、高能效、实时可靠等场景需求。

  6月27日，中国移动在上海发布了首颗纯自研RISC-V架构的LTE-Cat.1芯片、中国移动首颗纯自研量产的蜂窝物联网通信芯片。

  7月12日，全志科技透露基于RISC-V架构内核开发的芯片已经实现量产，将围绕智慧城市、智能汽车、智能商显、智能家电、智能办公等多个领域市场进行推广。

 2023 SiFive RISC-V中国技术论坛

  现状与未来

  汽车产业中，近几年汽车MCU芯片一直短缺，今年以来才有所缓解。MCU芯片主要进口自海外大厂，目前有部分国产化替代，但也以相对低端的芯片为主，未能占据主要市场，长路漫漫。

  物联网行业，RISC-V指令集应用最为广泛、成熟，国内芯片企业目前多发力于此，最有希望从中突破。据RISC-V基金会预测，到2025年RISC-V芯片出货量将突破800亿颗。

  总的来看，这几年来国内各地、各界纷纷出台政策、投资推动芯片产业。国内芯片企业在此现状下迅速发展历练，有望在物联网中低端芯片领域实现突破，逐步实现自主可控。