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国产芯片面临哪些挑战?
2018.07.23
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国产芯片面临哪些挑战?为什么国内造不出高端芯片?


国内芯片产业现状:高端通用芯片自给率近乎为零。整体来看,目前国产和进口芯片的构成结构大概是这样:芯片国产化的占比非常低,低于20%,大部分都需要到国外采购,全球大概有40多家通用、关键元器件领先芯片企业。


集成电路进出口存在较大贸易逆差。2016年,中国集成电路进口额达到2270.7亿美元,连续四年超过了2 000亿美元,是价值最高的进口商品。同期出口集成电路613.8亿美元,下降11.1%,贸易逆差高达1657亿美元。预计未来几年,集成电路进口额仍将维持高位。

国产芯片聚焦于少数领域,比如部分通讯芯片,显示处理芯片、电源管理芯片、分立器件、MCU、定位导航等,绝大部分属于中低端,芯片单价低、利润率低,而中高端性能的芯片以及关键器件基本上都是国外厂商垄断。从芯片产业全流程角度来看,国内企业在封测领域不弱于国外厂商,部分数字芯片设计领域不落后国外厂商,模拟芯片设计仍然远远落后于国外,芯片制造设备和工艺仍然落后于国外IDM或代加工企业1-2代技术。

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国产芯片市场占有率


国产芯片厂商面临4大难题

1、对长期研发投入的积累和高忍耐度。体现在微架构设计、底层操作系统的设计能力缺失、通用CPU无自己的微架构(大部分国产PC/服务器操作系统仍然以Linux为基础,在这些方面,国外ARM等厂商实际上是经历了20年以上的研发积累之后才爆发),或快速引进和抢夺顶尖芯片设计人才。

2、实现重资金投入和高产出的正向循环。

3、短期内性能和稳定性上超越国外对手。

4、硬件开发者生态的培育。Intel和MS在国内高校多年发展课程体系、认证体系、生态培育体系,国内企业鲜有如此跨级战略操作。


国内为什么设计不出性能强大的芯片?

目前,国内的集成电路产业设计、制造、封装三业并举,制造可以去代工,封装测试与美国的差距也不是很大。

差距最大的地方在于设计,现在国内芯片设计主要还是依赖国外。一位北京某高校研究所专家告诉新智元,其实不是中国设计不了芯片,是因为当下没有芯片迭代的条件。

“英特尔、ARM这种大公司,它们设计的第一代芯片都很难用,但是可以去迭代,最后才会出现好用的芯片。”

回过头来看国内:我们的国产芯片生存比较困难,主要是业界不会给迭代的机会。这是因为,一方面,市场已经存在性能优越的芯片,甚至成本也低。另一方面,人们没有耐心去等国产的芯片去迭代,这直接限制了中国的芯片设计能力的提升。


“本来有很多人其实可以设计出很好的芯片来,但是由于市场的生态不给你国产芯片迭代的机会,选择性忽视国产,所以国内公司也就不能、也不给工程师去’牺牲’的机会,这就是我们的问题所在。”


另一方面,研发投入不足也是产不出高端通用芯片的原因。除了国家科技重大专项外,国家其他科技计划基本上没有集成电路相关的项目和经费投入。2008年启动的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”及“极大规模集成电路装备及成套工艺”两个国家科技重大专项平均每年在集成电路领域的研发投入不过40-50亿元,不及英特尔一家研发费用的 5.2%~7.7%。


这种情况类似国内造不出单反相机一样,希望芯片国产化的进程也许并不会如想象中那么遥远。

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