盘点半导体行业2021：整年陷入“缺芯”困局，国产替代已在路上

  二、国内半导体行业形势如何？

  目前，在中国进口的产品中，芯片已经连续多年超过石油成为中国进口最多的商品。芯片也关系到国家安全和主要经济命脉。因此，中国政府一直在推动芯片的国产化。按照中国政府发布的《中国制造2025规划》，到2025年，中国要实现70%的芯片自给自足。

  半导体技术起源美国，国外半导体公司发展多年，芯片在性能和产品种类上都要优于国内的芯片。因此在很长一段时间，虽然中国政府推动芯片国产化多年，但民间的终端公司的主要芯片来源还是以国外的芯片为主，国内芯片公司获得的订单很少。

  第三代半导体材料行业是我国重点鼓励发展的产业，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业。为加快推进第三代半导体材料行业的发展，国家层面先后印发《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019版)》《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》等鼓励性、支持性政策;而地方层面也积极响应，通过政策将实质性的人、财、物资源注入，推动着各地半导体材料产业的集聚和发展。

  但对中国半导体产业而言，自主桌面处理器要想成功，一个需要迈过的坎儿是如何绕开不成功路线的干扰，中国处理器厂商数量全球最多，从x86、MIPS、Arm到PowerPC，以及新晋网红RISC-V，只要历史上叫得出的处理器架构，在中国都有人在做。

  但过去主流，并不以市场化生存为目标，总想着向“两弹一星”看齐，这种科研独行侠式方式并不适合桌面处理器这样一个高度商业化的细分产业。我对自主处理器产业有信心，但我判断，十年后自主处理器占据市场优势地位的那一天，龙头企业一定不是口号喊得最响的那几家。

  GPU等其他产品的困境与机遇，与CPU颇为接近。当然GPU和CPU市场生态有差异，当前在资本推动下的打法也和之前CPU打法有明显不同，是否能蹚出一条路来，还要待时间来检验。

  但中国必须作出困难预计，尤其是自己还没有发展好的时候，这些产品因政治影响而断供的风险非常高，真正等自主产品成熟可用上规模，外部籍此来威胁中国的筹码也就将失去价值。因此接下来两三年，几个关键领域的本土公司发展节奏至关重要。

  但伴随摩尔定律放缓，工艺演进难以像过去一样有效降低芯片价格，再加上新的过亿出货量的规模应用相对较少，那么通过疫情和产能错配引发的机会来制造供应紧张，并因之提升芯片售价，除了终端用户，半导体整个生态链上的从业者都喜闻乐见，只有终端芯片价格上涨，晶圆代工、封测和原材料才有机会涨价，全行业才有可能迎接十年未见的高增长，而短期利益尤其明显的渠道商更是施展浑身解数来放大缺货状况——历史级行情可遇而不可求，不把握住这次机会，等到行业下行周期又要过苦日子了。

  1、半导体行业的国产替代化机会在何处？

  一颗芯片上，集成了中央处理单元、随机存储器、只读存储器和计算机其他功能，相当于一个微型计算机，功能齐全、控制力强、抗干扰强、体积小、功耗低、成本低的它顺理成章成为电子时代的“宠儿”。通过软件控制芯片能够取代复杂的电子线路控制系统，实现智能化以及轻量化控制。

  因此，芯片能够广泛使用在各类电子产品中，工业控制、电机控制、智慧城市、智能表计、智能家电、智能门锁/门禁医疗、电池及能源管理、生物识别、光通信、传感器控制和机器人……可以说芯片是解决一切的有控制需求场景的“万能钥匙”，其下游应用也渗透入千行百业。

  随着物联网、车联网、5G以及疫情之下的新式办公的兴起，能应用于各种场景的芯片市场也逐渐膨胀。IC Insights最新预测显示，全球半导体的资本支出在2021年达到1520亿美元，飙升34%，这是自2017年增长41%以来的最大百分比涨幅。

  2、2021年国产芯片新品盘点

 

  阿里巴巴

  2021年10月19日，在2021云栖大会主论坛上，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布自研云芯片倚天710，这也是平头哥成立以来推出的第一颗通用芯片。

  与2019年发布的AI推理芯片含光800不同，倚天710是一颗通用服务器CPU(中央处理器)芯片。CPU是计算机系统最核心的单元，负责接收、处理、运算计算机内部的所有信息。据了解，芯片种类繁多，一般简单分为通用芯片和专用芯片。其中前者广泛应用于主流消费电子领域，不论是设计还是制造比后者难度都要高。

  倚天710的问世也让平头哥家族继续壮大。2019年7月，平头哥发布RISC-V处理器玄铁910，迈出了平头哥成立后的第一步，玄铁910的发布意味着基于RISC-V架构的高性能芯片成为可能，也让芯片设计的门槛进一步降低，并为终端提供算力基础设施，这是阿里巴巴构建芯片生态的重要一步。

  在2019年的云栖大会上，平头哥发布了阿里巴巴第一颗芯片含光800，这是一颗针对场景深度定制的芯片，推出后便应用在阿里巴巴内部核心业务中。例如在城市大脑中实时处理杭州主城区交通视频，需要40颗传统GPU(图形处理器)，延时为300毫秒，而使用含光800则仅需4颗，延时降至150毫秒。

  上述研发人员也透露，经过两年的发展，含光800如今已规模化应用于搜索推荐、视频直播等场景。主要来说， AI芯片含光800通过阿里云为人工智能场景提供算力，使用服务器芯片倚天710则通过阿里云为云上客户提供差异化的顶级算力。

  比亚迪

  12月14日，比亚迪半导体官方宣布，成功自主研发并量产1200V功率器件驱动芯片——BF1181，今年12月实现向各大厂商批量供货。

  据介绍，BF1181是一款磁隔离单通道栅极驱动芯片，用于驱动1200V功率器件，同时具有优异的动态性能和工作稳定性，并集成了多种功能，如故障报警，有源密码定位，主次级欠压保护等。

  BF1181还集成了模拟电平检测功能，可用于实现温度或电压的检测，并提高芯片的通用性，进一步简化系统设计，如尺寸与成本等。

  为了安全可靠地使用功率器件，并实现将MCU的低压驱动信号实时控制功率器件的开启与关断，功率器件驱动芯片必不可少，它将驱动功能和各种保护功能集成于一体。可以说每个功率器件都需要一个驱动芯片——合适的驱动芯片可让电力电子系统事半功倍。

  事实上，我国车用功率器件驱动芯片目前主要依赖进口，此前国内基本还没有满足应用的车规级高压功率器件驱动芯片。

  此外，比亚迪半导体还实现了关键产品核心技术的自主可控，极大地带动上下游产业链并进行成果共享，促进新能源汽车关键零部件技术发展，最终推动新能源汽车产业长足发展。

  紫光展锐

  沉寂已久的紫光展锐，终于在芯片市场中崭露头角。根据知名市场调研机构Counterpoint发布的2021年第三季度全球智能手机芯片市场报告，其中紫光展锐凭借10%的市场份额，超越三星，成为全球第四大芯片企业。

  并且，其市场份额距离华为海思巅峰时的15%份额并不远。而目前华为海思芯片已经跌至第六，份额只有3%。

  不仅如此，紫光展锐除了在全球芯片市场取得傲人成绩之外，在芯片技术方面也取得了突破。

  日前，紫光展锐举办了一场芯片发布会，对外公布了第二代5G芯片平台“唐古拉T770”和“唐古拉T760”。

  值得一提的是，紫光展锐发布的新款芯片采用了6nm制程工艺，相比上一代的芯片产品，性能和集成度均有100%的提升。

  毫无疑问，紫光展锐发布的第二代5G芯片，再次向外界展示了其在半导体技术和通信技术方面的实力，同时，紫光展锐也成功跻身全球先进技术的第一梯队。

  如今，国产芯片产业逐渐壮大，国产替代浪潮愈演愈烈的背景下，紫光展锐更是被视为“第二个华为海思”。

  兆易创新

  因受到全球缺芯的影响，MCU、IGBT等车用芯片持续供不应求。近日，兆易创新传来好消息，公司自研的车规级MCU芯片已经成功流片，预计将在2022年中期，便能实现MCU芯片的量产。

  MCU属于微控制单元，用于汽车电子系统的运算控制和诊断，如果一辆汽车没有MCU作支撑，汽车根本造不出来。

  据了解，MCU芯片可以分为32、16位以及8位三种不同类型，而目前国内的MCU芯片主要集中在16位和8位，其中8位的MCU芯片占据国内50%的市场，而32位占比不到10%，主要应用在消费电子、家居、通讯等中低端领域，较少布局汽车领域，所以，我国在MCU芯片方面的研究只能算是中低端水平。

  在国内32位MCU芯片市场，兆易创新已经是国内最大的32位MCU芯片供应商，产品主要应用于工业控制、消费电子以及通讯领域。

  如今，兆易创新的车规级MCU芯片即将实现量产，算是成功弥补了自身产业的缺陷，同时，也弥补了国内车规级MCU芯片的空白。

  爱芯科技

  2021年5月，爱芯科技发布自研的第一颗高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片：AX630A。据悉，该芯片用时9个月实现流片，并一次成功，目前该芯片已进入量产阶段。

  AX630A在功耗仅约3W的前提下，实现57.6TOPS@800MHz 2w4f的算力，等效算力达到28.8TOPS@800MHz INT4。在公开数据集下的不同网络运行速度对比，AX630A每秒处理帧数分别为3116和1356，远超其他同类芯片产品。

  除此之外，在分辨率上AX630A最大支持4K@60fps的高分辨率，以及AI-3DNR、AI-HDR、AI-RLTM加持的优异画质，同时支持20路1080p解码或8路1080p编码的超强编解码和高清屏显。由于低功耗和强算力的优势，AX630A芯片可以更好的应用于智能摄像头、智能分析盒、智能加速卡、运动相机以及工业摄像头等硬件设备。

  爱芯科技在设计上将算法和硬件进行深度结合：将AI引入ISP，使ISP能够不断得到训练;AI ISP 突破了传统ISP效率低的问题，使得画质增强，让图像更清晰;存算协同设计减少DDR读写，节省内存带宽;混合精度深度学，专有网络加速单元，让芯片和算法完美融合;VPU(新视觉处理单元)可实现智能视频编码，高效视频压缩，节省视频存储。

  vivo

  2021年9月，vivo正式发布自研V1芯片，并在vivo X70系列上首发。该芯片是由vivo主导开发，服务高速计算成像的专业影像芯片，是一颗全定制的特殊规格集成电路芯片，可搭配不同主芯片和屏幕，扩充ISP高速成像算力，释放主芯片ISP负载，同时服务用户拍照和录像的需求。

  OPPO

  12月14日，OPPO INNO DAY 2021正式开幕，而OPPO首款影像专用NPU-马里亚纳Marisilicon X也终于露出了庐山真面目，作为OPPO第一个自研芯片，无论是消费者还是行业都对其抱有极高的关注，因为除了芯片本身将带来的体验提升以外，这同样也是OPPO未来发展方向的一个重要指示标。

  OPPO将MariSilicon X定义为全球首个为影像而生的专用NPU芯片，不仅拥有强大的算力，还具备超高的能效比，还整合和提升了视频流处理的能力，利用强大的AI算力将影像能力推向了新层级，实现了4K+20bit RAW+AI+Ultra HDR的极致影像规格，一举突破了手机摄影一直弱势的弱光视频等极限场景。