飛天商業(yè)：近年來，國(guó)內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)由于國(guó)外的出口管制，陷入無(wú)高端芯片可用的困局，芯片國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。圍繞 " 自主、可控、替代化 "，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)發(fā)力突圍。如何破局？高端芯片比較復(fù)雜難做，那么先從低端簡(jiǎn)單的芯片做起，這是目前國(guó)內(nèi)不少芯片企業(yè)的起步之路。

大量存在的中低端芯片

一般大眾印象中的芯片都是比較高端的，如電腦手機(jī)的 CPU、GPU，乃至 AI 訓(xùn)練、超算級(jí)的芯片。但實(shí)際上，芯片種類遠(yuǎn)不至于此，除了高端芯片，還有大量中低端的芯片存在，如 MCU、ECU、存儲(chǔ)芯片等等。

中低端芯片大量使用于消費(fèi)電子及工業(yè)領(lǐng)域，如電視、空調(diào)、冰箱等家電、智能家居領(lǐng)域，穿戴設(shè)備、智能硬件、無(wú)人機(jī)、汽車電子，甚至工業(yè)機(jī)器人、電梯、醫(yī)療設(shè)備、高鐵、火箭、衛(wèi)星等領(lǐng)域。數(shù)字化時(shí)代，芯片無(wú)處不在，數(shù)量需求是萬(wàn)億級(jí)的。

以目前迅速增長(zhǎng)的新能源汽車為例，汽車中要使用到不少芯片，除了關(guān)鍵的智能芯片以外，還有不少比較簡(jiǎn)單的 MCU 芯片、SOC 芯片等。這些芯片以前多進(jìn)口自國(guó)外大廠，但近年來國(guó)產(chǎn)替代率在不斷提升。

這些中低端芯片的技術(shù)門檻相對(duì)來說沒有那么高，很多制程工藝只需要用到 130nm、90nm、65nm，因此是新興芯片企業(yè)起步的好選擇。

芯片設(shè)計(jì)研發(fā)的困境

不過除了眾所周知的生產(chǎn)工藝難題，國(guó)內(nèi)芯片在設(shè)計(jì)上其實(shí)也是困難重重。指令，是指示計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行某種運(yùn)算、處理功能的命令，指令集就是這套指令的集合。而芯片設(shè)計(jì)就是要根據(jù)指令集進(jìn)行架構(gòu)，芯片公司使用指令集需要獲得授權(quán)并繳納授權(quán)費(fèi)。大眾所熟知的如 X86、ARM 指令集架構(gòu)等，均來自國(guó)外，已經(jīng)停止或隨時(shí)可能停止繼續(xù)向國(guó)內(nèi)企業(yè)授權(quán) IP。

如何突破這一困局？一，自研指令集 ; 二，采用開源指令集。自研指令集要從零開始，不是每個(gè)芯片企業(yè)都有此實(shí)力。大部分國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)都選擇了開源指令集。目前常見開源的指令集架構(gòu)，有 RISC-V、MIPS、PowerPC 等。

目前最火熱最受關(guān)注的是 RISC-V 架構(gòu)，雖然也來自海外，但它是開源免費(fèi)的，不會(huì)停止授權(quán)。而設(shè)計(jì)上它是透明的，用戶能夠自由地使用、修改源代碼，可以自由地用于任何目的，任何人都可以設(shè)計(jì)、制造和銷售 RISC-V 芯片和軟件。相比 X86、ARM 指令集，它具有開放性、靈活性、可擴(kuò)展性、可移植性、模塊化、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。

開源指令集發(fā)展迅速

近年來，RISC-V 在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展。2022 年采用 RISC-V 架構(gòu)的芯片出貨量達(dá) 100 億顆，其中一半來自中國(guó)。國(guó)內(nèi)知名的芯片企業(yè)、機(jī)構(gòu)如中科院計(jì)算所、賽昉科技、阿里平頭哥、芯來科技等都有布局 RISC-V。中國(guó)工程院院士倪光南曾表示，RISC-V 為全球芯片領(lǐng)域打破壟斷、降低芯片開發(fā)門檻、促進(jìn)芯片人才培養(yǎng)、推進(jìn)芯片業(yè)創(chuàng)新開創(chuàng)了一個(gè)新局面，也為中國(guó)芯片業(yè)發(fā)展提供了新機(jī)遇。

3 月 2 日，阿里平頭哥半導(dǎo)體舉辦了首屆玄鐵生態(tài)大會(huì)，展示 3 大系列 8 款 RISC-V 處理器，覆蓋高性能、高能效、實(shí)時(shí)可靠等場(chǎng)景需求。

6 月 27 日，中國(guó)移動(dòng)在上海發(fā)布了首顆純自研 RISC-V 架構(gòu)的 LTE-Cat.1 芯片、中國(guó)移動(dòng)首顆純自研量產(chǎn)的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通信芯片。

7 月 12 日，全志科技透露基于 RISC-V 架構(gòu)內(nèi)核開發(fā)的芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將圍繞智慧城市、智能汽車、智能商顯、智能家電、智能辦公等多個(gè)領(lǐng)域市場(chǎng)進(jìn)行推廣。

2023 SiFive RISC-V 中國(guó)技術(shù)論壇

現(xiàn)狀與未來

汽車產(chǎn)業(yè)中，近幾年汽車 MCU 芯片一直短缺，今年以來才有所緩解。MCU 芯片主要進(jìn)口自海外大廠，目前有部分國(guó)產(chǎn)化替代，但也以相對(duì)低端的芯片為主，未能占據(jù)主要市場(chǎng)，長(zhǎng)路漫漫。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，RISC-V 指令集應(yīng)用最為廣泛、成熟，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)目前多發(fā)力于此，最有希望從中突破。據(jù) RISC-V 基金會(huì)預(yù)測(cè)，到 2025 年 RISC-V 芯片出貨量將突破 800 億顆。

總的來看，這幾年來國(guó)內(nèi)各地、各界紛紛出臺(tái)政策、投資推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)。國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)在此現(xiàn)狀下迅速發(fā)展歷練，有望在物聯(lián)網(wǎng)中低端芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，逐步實(shí)現(xiàn)自主可控。