35家国产处理器芯片(CPU/GPU/FPGA)厂商调研报告-电子工程专辑

沿って : Ilikephone / On : 12/03/2022

35家国产处理器芯片(CPU/GPU/FPGA)厂商调研报告-电子工程专辑

去年AspenCore分析师团队汇编发布了《30家国产数字芯片厂商调研报告》,囊括了具有代表性的30家国产CPU、GPU、FPGA和存储器芯片厂商。过去一年来,国产数字芯片行业涌现出更多有技术实力和增长潜力的公司,我们决定将存储器作为一个单独的类别,整理出《30家国产存储器及主控芯片厂商调研分析报告》。在原来数字芯片报告的基础上,我们扩充了CPU、GPU和FPGA厂商阵营,汇编成为《35家国产处理器芯片(CPU/GPU/FPGA)厂商调研报告》。

国产CPU

国产CPU处理器主要面向PC、服务器、嵌入式系统、手机和平板、安防监控、汽车,以及视频和多媒体处理等应用市场。AspenCore分析师团队汇总了16家国产CPU芯片厂商,其中包括:

这16家国产CPU芯片公司中,有一半已经是上市公司,最新科创板上市的有龙芯中科与国芯科技,海光信息IPO也已获上交所受理。资本市场的支持将进一步推动国产CPU在信创、工业及信息安全应用领域的发展,也有助于CPU厂商提升研发技术实力,并建设和扩展各自的生态系统。

龙芯中科的龙芯系列CPU包括面向行业应用的“龙芯1号”小CPU、面向工控和终端类应用的“龙芯2号”中CPU,以及面向桌面与服务器类应用的“龙芯3号”大CPU。2021年龙芯中科发布了完全自主指令集架构--LoongArch,基于该架构的龙芯3A5000单核性能提升50%,功耗降低30%,与国内CPU产品相比在性能上优势明显。

基于开放的龙芯生态体系,该公司与板卡、整机厂商及基础软件、应用解决方案开发商建立起紧密的合作关系,为下游企业提供基于龙芯处理器的各类开发板及软硬件模块。龙芯中科可以提供32位、64位单核、多核和不同质量等级的处理器及配套芯片,搭载的Loongnix、LoongOS两大系统软件可以适应不同的应用场景。

苏州国芯科技基于自主可控的嵌入式CPU 技术,以及面向信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大关键应用领域的芯片定制服务,设计开发出一系列自主芯片及模组产品。该公司基于M*Core、PowerPC和RISC V三大指令集,提供具有自主知识产权的8大系列40余款CPU核,其主要嵌入式CPU内核与Arm内核对比如下:

国产GPU

相对于国产CPU,国产GPU发展更晚,涉及GPU处理器研发的厂商也比较少,国产GPU的性能跟英伟达、AMD和英特尔等全球领先GPU芯片还相距甚远。然而,最近几年GPU在AI应用方面的独特优势,加上资本的追捧,带动了国产GPU的创业热潮。壁仞科技、瀚博半导体和摩尔线程等GPU/AI芯片初创公司融资高达数10亿元,吸引了英伟达和AMD等国际厂商技术人才的加盟,也将推动国产GPU这一高性能芯片细分市场的竞争和发展。

AspenCore分析师团队汇总了9家国产GPU芯片厂商,其中包括:

这9家国产GPU厂商中,只有景嘉微是上市公司,芯动科技具有多年的定制芯片设计经验,其他公司都是初创型企业,但都获得了相当可观的风投融资(其中摩尔线程、壁仞科技和瀚博半导体的累积融资金额均超过20亿元)。

芯动科技于2021年底发布的“风华1号” GPU采用12nm 工艺,支持GDDR6 / GDDR6X(最大速率 19Gbps),容量可选 4GB / 8GB / 16GB,支持 HDMI2.1 / DP1.4 /VGA 多路独立输出,支持 X86、ARM、龙芯等指令集;支持 Linux、安卓、麒麟、统信UOS等操作系统;支持鲲鹏 / 安培等服务器平台。“风华1号”分为A型和B型两款,具体性能指标如下图。

天数智芯的7nm通用并行(GPGPU)云端训练芯片BI于2020年12月成功 “点亮”。基于这种全自研通用计算GPGPU芯片,天数智芯的硬件产品聚焦于云端训练及推理,通过自研指令集释放强大的可编程性与应用通用性,提供业界领先的AI算力密度与能效比。它具有针对云端AI训练和HPC通用计算设计的软硬件架构;支持浮点、定点多种精度数据类型;提供超高带宽的本地存储和片间互联扩展。天数智芯可支持ResNet、Vgg、Inception、Alexnet、SSD、Mask R-CNN等通用计算机视觉相关网络模型;提供生态兼容的软件套件;支持多精度数据类型标准&混合训练,支持模型深度优化。

国产FPGA

最近赛灵思被AMD成功收购,这意味着FPGA难以成为一个有规模的独立市场,只能作为高性能计算领域的一种专用处理方式。然而,在5G、工业控制和专用细分应用领域,FPGA仍然有CPU/GPU/AI芯片无法替代的优势。国产FPGA厂商的整体技术实力跟英特尔和赛灵思等国际厂商还有相当的差距,但在中低性能的FPGA市场已经看到几家国产厂商的身影。

AspenCore分析师团队汇总了11家国产FPGA厂商,其中安路科技、紫光国微和复旦微电是上市公司,尽管FPGA业务在紫光国微和复旦微电的总营收中占比不是很大。除了传统FPGA外,还有一些厂商基于FPGA开发出特定应用的软硬件处理方案。比如,易灵思基于Quantum技术的FPGA对“功耗-性能-面积”(PPA)的优化高达4倍,其独特的设计架构可轻松扩展至百万以上逻辑单元(LE)密度,其车规级16nm FPGA针对新能源汽车中的自动驾驶、智能座舱和电气化应用。

联捷科技研发基于FPGA的数据中心图像视频等多媒体异构计算解决方案,可将性能和效能提升一个数量级,已获得美国及中国专利。联捷科技高吞吐、低时延的FPGA图像处理加速技术解决方案目前已经广泛应用于智能手机云应用、云存储和在线视频网站等市场。

最近在科创板上市的安路科技在FPGA芯片架构方面,已经开发出支持高达600K 逻辑阵列容量的PHOENIX 第一代FPGA 架构,现正开发支持1KK 以上级别逻辑容量、具有良好阵列扩展性的PHOENIX2 第二代FPGA 架构。在系统集成方面,该公司在第一代小容量FPSoC 芯片基础上,将从低功耗和高性能两个方向布局下一代FPSoC 芯片,集成CPU、FPGA和专用数据处理模块,以满足未来应用市场趋势。

在专用EDA 软件方面,安路科技的TangDynasty (TD) 软件是自主开发的FPGA集成开发环境,支持工业界标准的设计输入,包含完整的电路优化流程以及丰富的分析与调试工具,并提供良好的第三方设计验证工具接口,为所有基于安路科技FPGA产品的应用设计提供有力支持。此外,安路科技还将针对PHOENIX2 架构升级软件核心算法,面向FPSoC 芯片开发系统级软件编译工具,有效支持硬件产品的丰富产品线。

35家国产处理器芯片厂商详细信息

下面我们将从核心技术、主要产品、目标市场和竞争力等方面对这35家公司逐一展示。

电科申泰

苏州国芯

合芯科技

平头哥半导体

壁仞科技

35家国产处理器芯片(CPU/GPU/FPGA)厂商调研报告-电子工程专辑

瀚博半导体

摩尔线程

芯瞳半导体

登临科技

联捷科技

中科亿海

易灵思

复旦微电

中科龙芯

天津飞腾

海光信息

兆芯

华为海思

紫光展锐

瑞芯微

北京君正

全志科技

景嘉微

天数智芯

芯动科技

高云半导体

上海安路

紫光国微

京微齐力

智多晶

成都华微电子

遨格芯

晶晨半导体

国科微

中星微

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