半导体系列（三）：芯片设计篇之CPU研究，国产CPU到底行不行

CPU又称中央处理器，作为计算机系统的运算和控制核心，是半导体产业技术最密集、最具战略价值的产品，是一个国家技术势力的象征。

目前CPU的市场基本被美国的两大公司垄断，分别是大哥Intel和小弟AMD，两家几乎占领了99%的市场份额。

目前Intel和AMD以X86指令集和微软共同建立了庞大的生态系统并且不对外开放，这样一来，中国队想要自己做CPU的空间不多了。

01 CPU定义

CPU在半导体行业中是人们常接触到的一种芯片，最常见的应用就是在电脑中，其中有名的有Intel的 i9-11980HK 和AMD的 R7-5800X 。

按照CPU种类来分类，可以分为服务器CPU、家用电脑CPU、嵌入式设备CPU和手机CPU，服务器CPU需要更出色的性能、稳定性和安全性，要求服务器365天开机运行，连续工作，一个服务器可以安装多个CPU；而家用电脑CPU性能要求相对较低，容量较小，不要求连续工作，一个电脑只能安装一个CPU；嵌入式设备和手机对CPU的性能要求相对更低。

按照CPU指令集架构来分类，CPU可以分为RISC和CISC。

CISC 即复杂指令系统计算机，物如其名，CISC是比较复杂的，指令系统比较丰富，有特定的指令来完成对应的功能，可以处理特殊任务。

RISC及精简指令集计算机，把精力集中在经常使用的指令上，对不常用的功能，通过组合指令来完成，实现简单高效的特点，一次RISC不能处理特殊任务。通俗来说就是经常用的功能简单化，不经常用的功能复杂化。

这其中CISC代表的指令集有X86，RISC代表的指令集有ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、SPARS，除了这两种之外，还有我国自主研发的指令集DEC和LoongArch。

02 六大国产CPU

首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境， CPU的生态环境就是一块CPU推出后，系统和软件对它的支持和优化有多少， 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态，不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统。

自主建立生态环境又难于上青天，而生态如果没有建立，软件商店就不会有软件（比如QQ在Linux中停更），这也是国产CPU发展最大的瓶颈之一。

目前国内有六大CPU设计厂商，他们是华为、飞腾、兆芯、申威、龙芯、海光（均未上市），他们分别以不同的方式参与CPU的设计。

CPU国产替代的故事得从Intel开始。

Intel趁着PC的东风迅速发展，建立了X86架构，标识了一套通用计算机指令集合，并且与微软一起在X86指令集上建立了庞大的生态。

目前的X86指令集不对外授权，只被英特尔和AMD所掌握，而X86又是PC、服务器领域做得最好的，别的指令集的生态环境远远抵不过X86，留给中国队的发展空间实属有限。

中国队CPU分为3个路线。

其一是由 龙芯 和 申威 代表的：自研指令集

龙芯最初采用的是MIPS精简指令集，制作通用CPU，主要产品是自主可控消费类例如服务器、台式机、嵌入式、航天器等领域。

申威最初采用的是Alpha精简指令集，主要应用在超级计算机和军事领域。

龙芯和申威都因为生态的原因，很难发展起来，尤其是龙芯，想要打入服务器和台式机市场必须有很好的生态。

龙芯因为MIPS的分崩离析，开始发展自己的指令集—— LoongArch ，它是完全有龙芯自主研发，可以兼容MIPS生态， 并且开始尝试用二进制翻译兼容ARM、X86处理器，龙芯的目标是在2025年消除指令集之间的壁垒，彻底搞定兼容问题。

申威也因为Alpha被收购，开始发展自主研发的指令集—— SW64 ，它是由Alpha改进而来，申威制作的神威·太湖之光超级计算机便采用SW64指令集，被称为“国之重器”，在国际上都有一定的地位，多项指标全球第一。

第二路线是由 华为 和 飞腾 代表的：ARM指令集授权

华为芯片“四大天王”麒麟、鲲鹏、巴龙、升腾中，除了巴龙以外，均采用ARM指令集授权来开发。这其中最著名的就是“麒麟”了，在手机领域一度领先，直至海外因畏惧华为的崛起，开始了制裁华为事件，就此“麒麟”短暂隐身。

飞腾也是国内目前使用ARM架构制作CPU的厂商之一，其技术不弱于高通，目前公司也被美国列入黑名单，其芯片制造环节同样被卡脖子，可能成为第二个华为。

除了华为和飞腾以外，国内以ARM架构制作芯片的厂商还有很多，例如贵州华芯通、展讯通信等。

第三路线是由 兆芯 和 海光 代表的：合资获取X86授权

兆芯的X86架构授权是源自于VIA公司将部分X86处理器相关技术、资料等IP产权以118亿美元价格卖给兆芯。兆芯基于X86的生态和技术，性能方面普遍高于龙芯，但还是不能和英特尔比肩。

海光的X86架构授权是通过和AMD合资公司来拥有AMD授权IP，但并不是完整的技术转让，而是阉割后的残缺版，所以性能上面和AMD锐龙、高通骁龙差一个档次。

03 RISC-V

RISC-V近些年流行的新型指令集，它是一种开源式指令集，对使用者免费开放，也是这种特性使它被众多专家认为是中国处理器产业的一次机会，而且可能是最后一次机会。

目前全球CPU的市场格局是以X86架构垄断PC、服务器行业；ARM架构垄断移动设备行业，这两家几乎涵盖了所有CPU市场需求。

X86架构归“Wintel”（英特尔+微软）所属，是一种封闭指令集，不对外授权， 简单说就是谁也别想用，就我自己能用 ；ARM架构属于可授权指令集+可授权设计， 简单说就是你用需要经过我同意并且收费，你想再它基础上设计还得再经过我同意并且再收费。

正因为如此，RISC-V作为开放式指令集，被中国队大力支持，看作救命稻草。

那RISC-V究竟有没有那么好呢？我们主要得看两方面： 一个是它的生态好不好，生态是决定指令集发展空间的最大因素；另一个就是它到底是不是彻头彻尾的免费，日后会不会再被卡脖子。

第一，RISC-V的生态怎么样。

RISC-V具有性能高、功率低、面积小、易于扩展等技术特点，最重要的是它的开源、免费的独特属性，为其带来众多合作商，影响力逐步扩大。

从2015年组织RISC-V基金会成立是的25个成员，到现在已经有超过300多个单位的加入，其中包括阿里、谷歌、华为、英伟达、高通、中科院、麻省理工等等。

日前，有知情人士表明，英特尔将以20亿美元收购RISC-V领域的重量级公司SiFive，这也表明了英特尔的态度。

虽然英特尔靠X86架构在PC、服务器领域无人能敌，但是移动设备一直是他的心病，ARM在移动设备领域是他无法抗衡的，而RISC-V的出现，给了机会。

但是看好归看好，ARM的垄断地位依旧很难撼动，RISC-V后续可能与X86联手对抗ARM，但更大的可能是打入嵌入式设备市场中，做物联网领域的“一哥”。

总体来说，不论是PC、服务器，还是移动设备，都很难被RISC-V介入，相反一些嵌入式设备比如空调、冰箱、扫地机器人、电动车等等发展环境更好。

第二，RISC-V是否永远免费。

RISC-V源于2010年，加州大学伯克利分校的一个研究团队研发，当时他们因为市场已存在的指令集相当复杂，且成本和门槛太高，所以建立了新的指令集。

“开源架构RISC-V将永久免费，成为人类共有财产。相较于X86和ARM架构的高门槛，开源架构RISC-V将带来芯片设计的革命”——RISC-V架构开发者之一Krste Asanovic博士。

这是RISC-V架构开发者的原话，表明该指令集是完全开源免费的，到目前为止他们也很好的履行了，甚至把基金会总部搬离美国，迁移至瑞士（永久中立国）以防止美国地方政策的限制。

尽管RISC-V从表现来看做得很优秀，但抽丝剥茧，终究还是有隐患在的。

实现RISC-V指令级架构的处理器内核有很多个不同的微架构实现，而微架构实际的模式是分不同类型的，其中有开放的、需授权的以及封闭的。

虽然基于RISC-V开发CPU不需要支付授权费用，但如果直接用RISC-V内核设计，也是需要支付授权费的。通俗来说就是你用我不需要收费，但是想在它的基础上设计得经过我同意，甚至收费（我们目前是全免费，但我有权利在以后收些钱）。

总结来说，目前全球的指令集呈现以X86、ARM、RISC-V三足鼎立的局势，RISC-V作为新时代的弄潮儿得到了各大厂商的认可，有发展的空间，但它不足以撼动其他两个指令集的地位，不过可以预料到的是，等RISC-V成长起来，仍然有可能对我国CPU发展卡脖子，我们需要保持隐患意识，在跟随洋人步伐的同时，发展自身CPU业务。

纵观国内厂商在电脑CPU领域，龙芯以自研为主，开发属于中国的指令集，目前已经可以满足一些党政领域以及机密工作的需求，但打入家用电脑领域仍需要提升CPU的生态和性能；服务器CPU中，申威在超算上小有成绩；华为近期也有消息称完成40nm去美化工作线投产，在明年更将攻破20nm的工作线，麒麟可能会重新归来；一些未上市公司如芯来 科技 、平头哥等也有在尝试RISC-V领域。

种种迹象都在证明，虽然我们起步慢了30年之久，但国产CPU一直在突破，路途艰辛却一路披荆斩，长夜漫漫，但黎明终将到来。

全文由各种资料查证，如有专业领域上的错误，希望可以抛砖引玉，有所探讨。

芯片全产业链图（绿底已经写完）

今天在后台回复『硬核干货』，主编送你一个 财经 知识锦囊。

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华硕 戴尔 宏基 。。。。 性价比都挺好的，对于学生特别合适，这跟物联网专业关系不是很大！ 物联网是以计算机科学为基础，包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、条码、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用，它要让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等等）接入网络世界，让它们之间能相互交流、让我们可以通过软件系统 *** 纵himer、让himer鲜活起来。 科技创新改变生活，物联网以及延伸的人工智能必将为未来带来自便利的美好生活。 人类总是在追求自便利的美好生活，物联网很有前瞻性。 下一波的IT浪潮就是云计算、物联网、人工智能、生物技术。

其实早在1999年，倪光南院士就发文，呼吁发展国产 *** 作系统，发展国产CPU，建立起中国自主的、完整的信息化产业体系。

但20多年过去了，国内的信息化产业体系，还是以INTEL、AMD的X86芯片为主，而 *** 作系统主要还是以windows为主，虽然取得一些进展，但还远远不够。

按照数据， 国内Windows *** 作系统的份额目前仍在90%以上，国内PC产业的CPU，INTEL+AMD，也占了90%以上的份额。

但事实上，虽然国产CPU、国产 *** 作系统，还远远不能与INTEL芯片、WINDOWS媲美，但大家也都没闲着，一直以努力

目前国内已经有了6大国产CPU，还有了6大国产 *** 作系统，大家都在努力的、想方设法的，全方面的替代INTEL+Windows。

先说说6大国产CPU，分别是龙芯、兆芯、华为鲲鹏、海光、飞腾、申威。

这6大CPU分为三类，一类是采用ARM架构的华为鲲鹏、飞腾，利用ARM架构，更多的还是用于服务器，在服务器层面对INTEL的CPU进行替代。

另外一类则是采用X86架构的芯片，分别是兆芯、海光。其实海光主攻服务器芯片，而兆芯则个人PC、服务器都有涉及。

第三类则是走自主可控道路的龙芯、申威。龙芯之前采用MIPS架构，后来自研指令集，而申威也是采用Aplha架构，再自研指令集，龙芯在服务器、个人PC端都有涉及，申威则主要用于超级计算机。

很明显，6大国产CPU、已经从个人PC领域、服务器领域、超级计算机领域，三大主流领域，对INTEL、AMD的X86芯片进行全面替代。

接着说说国产 *** 作系统，目前较为成熟的国产 *** 作系统包括六大品牌，分别是：麒麟、统信、普华、中科红旗、中科方德、中兴新支点。这6大品牌中，目前较有竞争力的就是两家：麒麟和统信。

在这6大 *** 作系统也是全面从个人PC端，服务器对windows展开替代工作，特别是统信UOS,累计装机已经超过300万套，与几千家合作伙伴进行了适配，已经有几十万应用了。

另外更重要的是，除了传统PC时代的 *** 作系统之外，在云计算、物联网、人工智能的新时代。国内各种跨终端、全场景式 *** 作系统也在不断跟进中，比如华为鸿蒙、欧拉，阿里飞天、龙蜥等国产 *** 作系统，更是全面开花，在各个领域表现出了强劲的生命力。

可以预料的是，国产CPU、国产 *** 作系统已然成为国产替代的必然之路，只是时间问题，虽然现在与INTEL、windows差距大，但时间站在我们这边。

开发人员基于指令集架构（ISA），使用不同的处理器硬件实现方案，来设计不同性能的处理器，因此 ISA 又被视作 CPU 的灵魂。我们可以将指令集架构理解为一个抽象层，它是处理器底层硬件与运行在硬件上的软件之间桥梁和接口。

图1 指令集架构

指令集架构 分为 复杂指令集 （Complex Instruction Set Computer，CISC ）和精简指令集 （Reduced Instruction Set Computer，RISC）架构。

CISC 架构不仅包含了处理器常用的指令，还包含了许多不常用的特殊指令；在 CPU 发展早期，CISC 曾是主流，可以使用较少的指令完成 *** 作；但随着越来越多的特殊指令被添加到 CISC 架构中，常用的典型程序运算过程中用到的指令仅占指令集的20%，80%的指令则很少用到，而这些很少用到的指令让 CPU 的设计变得极其复杂，大大增加了硬件设计的时间成本和面积开销。

RISC 架构只包含处理器常用的指令，对于不常用的 *** 作，通过执行多条常用指令的方式来达到同样的效果。因而在 RISC 架构诞生后，所有现代指令集都选择使用 RISC 架构。

自 CPU 于上世纪 60 年代问世，已发展几十年，有几十种不同的指令集架构相继诞生或消亡。这里挑选 8 个主流架构，简要概括如下表：

CPU主要有三大应用领域，即服务器领域、PC领域和嵌入式领域。

1) 移动领域 ：如智能手机，市场规模有望超过 PC 领域，几乎为 ARM Cortex-A 系列垄断；

2） 实时（Real Time）嵌入式领域 ：ARM 架构占较大市场份额；

3） 泛嵌入式领域 ：强调低功耗、低成本和高能效比，芯片主要是微控制器或微处理器，市场应用极为分散，但基数庞大，尤其在进入物联网时代。ARM Cortex-M 系列是市场主流

从 CPU 的应用场景，我们可以观察到 CPU 应用场景的拓宽和激增，有三个主流时代，从 PC 时代跨越到移动时代，再延展到物联网时代，恰好映射到 CPU 三大架构，权且看做 CPU 之三生三世。

一生一世：x86 架构是服务器领域/PC 领域的权贵。 Intel 和 AMD 是 x86 处理器芯片的主要提供商，历经数代发展，从最初的 16 位发展至如今的 64 位。Intel 通过内部“微码化”克服了 CISC 架构的部分缺点，并凭借不断提升的 CPU 设计水平和工艺制造水平，使其在性能上保持遥遥领先，加之 Wintel 的成功商业联盟，不仅在 PC 领域占据统治性地位，还击败了 IBM 和 Sun 公司，拥有超 90% 的服务器市场份额。

Intel/AMD 作为芯片公司，x86 架构是其生命线，授权费用极高，还可对有威胁的竞争对手停止授权。故而，采用 x86 架构开发被戏称为“权贵的 游戏 ”。

二生二世：ARM 架构是移动王者。 ARM 公司的商业模式以开放共赢为基本原则，通过基础架构授权、内核 IP 授权等方式盈利。ARM 积极推动生态建设，以 ARM 统一制定的标准规范将上下游软硬件企业纳入其生态系统。随着近 10 多年移动应用的快速发展，尤其是智能手机的兴起，ARM 迅速成为移动世界的王者。

进击的 ARM 不仅凭借 Cortex-A 系列在手持设备领域无敌，还以 Cortex-R 系列和 Cortex-M 系列在实时嵌入式领域和泛嵌入式领域成功部署。ARM 三大细分产品：

“移动王者” Cortex-A 系列 是一组用于高性能低功耗微控制器领域的 32 位和 64 位 RISC 处理器系列，内置存储器管理单元（Memory Management Unit，MMU），可支持 *** 作系统的运行。 32位系列 包括 Cortex-A5，Cortex-A7，Cortex-A8，Cortex-A9，Cortex-A12，Cortex-A15，Cortex-A17 和 Cortex-A32。 64位系列 包括 Cortex-A35，Cortex-A53，Cortex-A57，Cortex-A72，Cortex-A73。

值得一提的是，Cortex-A8 首批芯片量产时，3G 网络问世，踩上了智能手机的潮点；之后，Cortex-A9 催生了智能手机的井喷期，成为智能手机内核标配，自此，Cortex-A 系列进入年均一款的“下饺子”开挂模式。Cortex-A 系列的先机与成功，奠定了 ARM 在移动领域的王者地位，在移动领域构筑了城宽池深的软件生态环境。目前，ARM 架构已应用到全球 85% 的移动设备中，其中超过 95% 的智能手机处理器是基于 ARM 架构。

ARM Cortex-A 系列一统移动江山后，与高通、谷歌、微软等合作伙伴逐步形成强强生态联盟，将进军传统 x86 架构 PC 与服务器市场定为下一步发展目标。

“小个子有大力量”的 Cortex-M 系列 是一组用于低功耗微控制器领域的32位 RISC 处理器系列。包括 Cortex-M0，Cortex-M0+，Cortex-M1，Cortex-M4(F)，Cortex-M7(F)，Cortex-M423，Cortex-M33(F)。Cortex-M 系列的应用场景虽不像 Cortex-A 系列光芒四射，但在物联网设备激增的万物智联时代，需求量巨大。

自2007年，诸如意法半导体、恩智浦等多家半导体公司持续推出基于 Cortex-M 内核的微控制器；国内厂商也纷纷入场，抢夺物联网市场，特别是 2020 年Q4 至今的缺货潮中，国产替代风起云涌。众多微控制器厂家中，尤以意法半导体公司的 STM32 产品系列最全、生态建设最完善。

三生三世：粉墨登场的 RISC-V。 RISC-V 架构是一种全新的指令集架构，2010年始于加州大学伯克利分校。“V”除了表示从 RISC-I 开始的第五代指令架构外，还有变化（Variation）和向量（Vector）的含义。

2015年，RISC-V 基金会成立并开始正式运作。作为非盈利性组织，RISC-V 基金会负责维护标准的 RISC-V 指令集手册和架构文档，并促进 RISC-V 架构的发展，将其 推向开源，不仅成为一种完全开放的指令集，可以被任何学术机构或商业组织自由使用；还要成为一种真正适合硬件实现且稳定的标准指令集。

源起名校、兴于开源的 RISC-V 架构，相比 ARM 架构，具有灵活的扩展性，指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的实际应用场景，但并未对特定的微架构做过度设计，是第一个可根据具体场景选择适合的指令集的指令集架构。RISC-V 指令集可满足从微控制器到超级计算机等不同复杂程度的处理器设计需求，极大地拉低了 CPU 设计准入门槛，并显著降低芯片开发成本。

RISC-V 架构利于我国工业体系中“少数短板”之一 —— 芯片的发展，商业公司可基于开源架构开发其自主可控的商业 IP，如我国 RISC-V 系先行者平头哥和芯来 科技 。同时，该架构能够适应由 5G 和人工智能催生出的碎片化计算需求，有望成为物联网时代的主要抓手。

指令集架构的生态建设，需要付出昂贵的教育成本和接受成本，教育成本取决于人们的普遍熟悉程度，接受成本取决于人们愿意投入的时间。RISC-V 生态初成，海外有 RISC-V 基金会的积极推动，国内很多地区政府也将 RISC-V 指向为国产芯片架构发展的主要方向，并推出一系列鼓励措施。随着采用 RISC-V 架构的芯片越来越多，尤其是完全国产芯片的问世，产学研市场对 RISC-V 芯片应用有了越来越多的需求，中国 RISC-V 产业生态日渐成熟。

有机会，但是建议不要做泛和大，从垂直领域出发比较好，为啥这样说呢？原因如下。

1、各大运营商、互联网公司、设备制造商等等企业都在做综合性的平台。

国内有阿里、华为、三大运营商、百度、腾讯、小米、海尔、京东、中电科等。

国外有亚马逊、IBM、SAP、

谷歌、GE、西门子、博世等。

通过以上名单可以发现，这些公司的特点。

这说明物联网是未来的发展方向，是值得花钱而且花大钱去布局的事。

2、做综合性的物联网平台，要求的资金、资源和技术要求会很高。因为是综合性平台，那么你得搞清楚各行各业的所使用物联网平台的诉求，行业标准等等，不然你的用户群体就会很窄。

3、面对的竞争对手的实力都不可小觑，你要考虑的是现阶段进入这个领域做平台在技术上能否与以上那些公司一较高下呢？你想投入多少时间和精力去做平台呢？人家都可是布局好几年了，踩了很多坑积累了很多经验，且现在平台已具有一定规模，形成了一定的行业壁垒，特别是华为，据我所知，国内运营商的平台都离不开华为的支持。
物联网平台的玩家之多，让人惊叹啊，那么咱们还有没有机会呢？答案是肯定的，有！但我的建议走垂直领域。

物联网的领域很广泛，所以专业的物联网平台未来会有很多，而这种综合性的物联网平台经过几年的厮杀后，最终也就剩下几家巨头。何谓垂直领域的物联网平台呢？

最基本的就是行业垂直，比如工业、农业、教育、医疗、安防、建筑、家居、交通运输等领域。

以上玩家也有做垂直领域的，比如ABB/西门子/GE/普奥云/博世等，他们专注工业领域，爱立信、诺基亚专注通信领域，而互联网巨头则是走综合性的较多，因为他们有一定客户基础、服务器资源和用户群体，可以面对企业和开发者提供平台服务，海尔/小米等企业就是在智能家居领域发力的。

不出意外，安防领域的海康、大华都在对自己的领域来架设相应的物联网平台。
从专业的角度来看物联网平台类型有功能呢？
物联网平台有五种类型

1网络连接，网络连接平台以物联网系统的网络组件为中心。它们为用户提供保持设备在线所必需的软件、连接硬件和数据指导。它们的网络通常依赖现有的运营商服务和WI-FI，并以一种便于物联网设置的方式配置网络连接。
有机会的，物联网的网少不了平台，没有平台就没有物联网。平台提供基于数据的存储、管理等。数据挖掘、数据分析等都基于云平台来计算。

物联网平台从另一个角度来看，是数据的“聚合”平台，通过大数据分析，给决策提供状态、趋势和决策等。
随着5G时代的到来，“边缘计算”一词越来越多的出现在大众视野。今天我们就来讲讲Arex算力资源平台如何利用“边缘计算”制霸未来物联网20。
什么是边缘计算？
首先我们介绍一下什么是边缘计算：边缘计算是分布式计算技术的一种，分布式系统的崛起催生边缘计算平台和新的网络构架分布式AI会在最后一英里网络中增加更多的计算、智能和处理/存储能力，将引发移动端硬件和算力变革。

在这种配置中，人工智能引擎将依赖于大量物联网传感器和执行器，收集和处理大量的 *** 作现场数据。海量数据将为“本地化”的边缘计算AI引擎提供燃料，这些引擎将运行本地进程并在现场做出决策。

因此网络需要另一种水平的实时边缘计算、数据收集和存储，将推动人工智能处理到网络边缘。这将完成云边缘智能和网络化计算机的循环, 并通过基于区块链的智能合约来完成数据授权和业务运转。

物联网中边缘计算与区块链的结合是大势所趋，会将当前的传统物联网完全颠覆掉。
为什么这么说呢？
传统物联网将被淘汰

伴随着近年来通用计算机设备的飞速发展，各类自动化的智能设备开始进入人们视野，背后是廉价传感器和控制设备的爆炸性增长。传统物联网系统基于服务器/客户端的中心化架构。即所有物联设备都通过云实现验证、连接和智能控制。

中心化的物联网架构存在三个问题。

一是云计算成本，例如在家庭应用场景下，两台家电相距不到一米，也需要通过云端进行沟通。数据汇总到单一的控制中心，企业所销售的物联设备越多，其中心云计算服务支出的成本会越大。由于终端物联设备竞争愈加激烈，利润走低，中心计算成本矛盾会越来越突出。

其次，中心化的数据收集和服务方式，无法从根本上向用户保证数据会合法使用。用户的数据保护完全依靠企业单方面的承诺，难以进行有效的监管。

第三，中心化物联生态系统中，一个设备被攻陷，所有的设备会受到影响。例如《麻省理工 科技 评论》2017年所指出的僵尸物联网，可以通过感染并控制摄像头、监视器等物联设备，造成大规模网络瘫痪。
区块链技术重塑物联网
区块链技术可以利用区块链独特的不可篡改的分布式账本记录特性，构建底层通讯节点、建立链上算力生态、依托分布式存储用于计算服务等区块链技术的综合应用，将全球闲置算力整合起来，通过构建“边缘算力”模式为有需求的用户提供d性可扩容的算力交易、算力租赁等服务。为用户打造一个开放、公平、透明和低门槛的去中心化算力资源共享平台，同时结合丰富的行业经验为全球客户提供更优质的服务。

简单来说就是Arex算力资源平台利用分布式计算模式将全球的闲置算力进行整合，从而构建出高数量级的“边缘算力”，并以此为算力源对需要的应用场景进行高能输出。

边缘算力的应用场景到底有多广阔？

边缘计算将数据处理从云中心转移到网络边缘，计算和数据存储可以分散到互联网靠近物联终端、传感器和用户的边缘，不仅可以缓解云带宽压力，还可以优化面向感知驱动的网络服务架构。（例如家里的空调、热水器与冰箱、安防摄像头等可以通过边缘计算进行协调运行，即使是在连接不上云服务器的情况下，也能确保最佳的节能和服务状态。）

第三方数据分析机构IDC预测，在2020年全球将有约500亿的智能设备接入互联网，除了目前大火的5G通信外，包括大数据人工智能穿戴产品、无人驾驶技术、智慧城市服务等，其中40%的数据需要边缘计算服务。由此可见边缘计算有着强大市场潜力，也是当前各服务商争夺的热点。

无人驾驶技术：

无人驾驶

智能穿戴设备：
智慧城市：
要回答物联网云平台是不是还有机会的问题，首先要搞清楚几方面的状况：

一是定位。从技术角度来说，你是做物联网云平台的那一层，IaaS、PaaS、SaaS，单做某层或是混合？而技术的定位取决于：（1）你觉得那一块是你发掘出的空白或者你觉得有前景？（2）为你的客户提供什么样的价值（3）你想做什么样的商业模式。这三个问题依次定推，最后才决定了你了的技术定位和技术架构。找准定位，这是你开始一切的起点。

二是资源。这个我就不多说了，包括资金、技术、人脉、产业链合作，这是你保障自己可以开始有效行动的基础。

三是团队。团队是真正去实施理想的载体，可以是几个人的创业“作坊”，也可以是有一定规模的公司，也可以是松散的联盟组织。

其实，物联网的市场何其大，需要的云服务何其多，宏观市场和细分市场规模都足够你有所作为。做不做，做不做得好在于自己。至于，做不做设备终端，就看你是怎么玩了。

机会很大

物联网平台承上启下，是物联网产业链枢纽。按照逻辑关系和功能物联网平台从下到上提供终端管理、连接管理、应用支持、业务分析等主要功能。

通信技术发展促进连接数迅速猛增，物联网迎来告诉发展引爆点

连接数告诉增长是物联网行业发展基础

物联网发展路径为连接--感知--智能，目前处于物联网发展第一阶段即物联网连接数快速增长阶段。到2018年，全球物联网连接数将超过手机连接数。

物联网发展第一阶段：物联网连接大规模建立阶段，越来越多的设备在放入通信模块后通过移动网络（LPWA\GSM\3G\LTE\5G等）、WiFi、蓝牙、RFID、ZigBee等连接技术连接入网，在这一阶段网络基础设施建设、连接建设及管理、终端智能化是核心。爱立信预测到2021年，全球的移动连接数将达到275亿，其中物联网连接数将达到157亿、手机连接数为86亿。智能制造、智能物流、智能安防、智能电力、智能交通、车联网、智能家居、可穿戴设备、智慧医疗等领域连接数将呈指数级增长。该阶段中最大投资机会主要在于网络基础设施建设、通讯芯片和模组、各类传感器、连接管理平台、测量表具等。

物联网发展第二阶段：大量连接入网的设备状态被感知，产生海量数据，形成了物联网大数据。这一阶段传感器、计量器等器件进一步智能化，多样化的数据被感知和采集，汇集到云平台进行存储、分类处理和分析，此时物联网也成为云计算平台规模最大的业务之一。根据IDC的预测， 2020年全球数据总量将超过40ZB(相当于4万亿GB)，这一数据量将是2012年的22倍，年复合增长率48%。这一阶段，云计算将伴随物联网快速发展。该阶段主要投资机会在AEP平台、云存储、云计算、数据分析等。

物联网发展第三阶段：初始人工智能已经实现，对物联网产生数据的智能分析和物联网行业应用及服务将体现出核心价值。Gartner 预测2020 年物联网应用与服务产值将达到2620 亿美元，市场规模超过物联网基础设施领域的4 倍。该阶段物联网数据发挥出最大价值，企业对传感数据进行分析并利用分析结果构建解决方案实现商业变现，同时运营商坐拥大量用户数据信息，通过数据的变现将大幅改善运营商的收入。该阶段投资者机会主要在于物联网综合解决方案提供商、人工智能、机器学习厂商等

物联网云平台是一个专门为物联网定制的云平台，物联网与普通的互联网是不同的:物联网终端设备比普通互联网手机端,电脑端多出几个数量级;普通互联网对>2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了，但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点，一个月之后，年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词，嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此，将年会上的嘉宾观点稍作整理，让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓

半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段，首先是出货量为亿台量级的个人电脑，后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品，而从2010年开始，以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮，成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年，下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展，不断激励半导体厂商扩充产能，提升性能，而随着半导体产量提升，半导体价格也很快下降，更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展，半导体行业和电子行业相互激励，形成了良好的正反馈。但在目前， 智能手机的渗透率已经很高，市场增长率开始减缓，下一个杀手级应用将会是什么？

物联网可能成为下一个杀手级应用

根据IHS的预测，物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。

从数量上来看，物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面，很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化，应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说，芯片设计和流片前期投入巨大，没有量就不能产生规模效应，摊销到每块芯片的成本非常高。

除了应对小规模异质化的挑战， 物联网需要具备的关键要素还包括 ：多样的传感器（各类传感器和Sensor Hub），分布式计算能力（云端计算和边缘计算），灵活的连接能力（5G，WIFI，NB-IOT，Lora, Bluetooth, NFC，M2M…），存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU，SSD/Memory,生物识别芯片，无线通讯器件，传感器，存储器件和功率器件的发展。

物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求

物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性，向既追求制程先进性，也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是：小封装，高性能,低功耗,低成本,异质整合（Stacking，Double Side, EMI Shielding, Antenna…）。

汽车电子的封装需求： 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台，其中中国市场产销量2800万台，为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔，出于安全考虑，美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外，车道偏离警示系统（LDW），前方碰撞预警系统（FCW），自动紧急刹车系统（AEBS），车距控制系统（ACC），夜视系统（NV）市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS，无人驾驶，人工智能，深度学习对数据处理实时性要求高，所以要求芯片能实现超高的计算性能，另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求，未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成，比如将CPU，GPU，FPGA，DRAM集成封装在一起。

个人移动终端的封装需求： 个人消费电子市场也将继续稳定增长，个人消费电子设备主要的诉求是小型化，省电，高集成度，低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化，将应用处理器模块，基带模块，射频模块，指纹识别模块，通讯模块，电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化，省电，高集成度，模块化，芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术，从过去的ePOP & BD PoP，发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP，下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。

5G 网络芯片的封装需求： 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据，云计算和数据中心，对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模，高性能和低功耗，此外，知识产权（IP）核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D，FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用，使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展，海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存（HBM），Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体（HMC）的研发。在芯片设计领域，BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术，目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。

上游晶圆代工厂供应端对封装的影响

一方面，下游市场需求非常旺盛，另外一方面，大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资，使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂，其中26座在中国大陆，占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40

nm以上的成熟制程为主，占整体晶圆代工产值的60%。未来，汽车电子，消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高，主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程，其中台积电28nm制程量产已经进入第五年，甚至已经跨入10Xnm制程。

随着晶圆技术节点不断逼近原子级别，摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律？可能不能仅仅从晶圆制造来考虑，还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题，需要 对芯片设计，晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此， 晶圆制造，芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统，各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片，利用3D等方式全部封装在一起，既缩小体积，又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本，提高劳动生产效率。其次，芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装，FO-WLP封装具有超薄，高I/O脚数的特性，是继打线，倒装之后的第三代封装技术之一，最终芯片产品具有体积小，成本低，散热佳，电性能优良，可靠性高等优势。

先进封装的发展现状

先进封装形式在国内应用的越来越多，传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%，

最近几年，业界的先进封装技术包括以晶圆级封装（WLCSP）和载板级封装（PLP）为代表的21D，3D封装，Fan Out WLP，WLCSP，SIP以及TSV,

2013年以前，25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成，FPGA芯片等产品的封装，集成度较低。2014年，业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中，比如大容量内存芯片堆叠。2015年，25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器（AP）+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗，更小尺寸，设计自由度，开发时间等方面更具优势，同时设计自由度更高，开发时间更短，是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片，大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛，比如一个MCU加上一个SiP，将原来的尺寸缩小了80%。

目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成

长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上，对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点：

SiP 系统级封装： 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产；华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。

WLP 晶圆级封装 ：长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗，其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一；晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。

FC 倒装封装： 通过跨国并购，国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术，比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术；通富微电的高脚数FC-BGA封装技术；国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。

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