去年我们报道过,腾讯成立了一家新公司,发力AI芯片。时隔一年,其庐山真面目乍现。经过半导体行业观察多方求证,我们了解到, 目前腾讯有一个大概50人规模的团队在做芯片,其AI芯片已经流片了 。如今AI领域已经成为世界 科技 巨头争夺的制高点,各大云厂商都已经陆续交出了自家的定制芯片,诚如百度的昆仑芯片、阿里含光、亚马逊、谷歌、微软等等,他们能有什么坏心眼?他们纯粹是为了得到更便宜或者是比第三方性能更好的芯片。随着定制芯片愈演愈烈,除却芯片厂商本身,谁还将从中获利?
我们今天所知道的基于单元的ASIC业务诞生于20世纪80年代初,是由LSI Logic和VLSI技术等公司率先开创的。如今这一趋势发展更加迅猛,定制芯片市场变得大众化。突然之间,任何有远见和合理预算的人都可以制造定制芯片。其结果是半导体技术在各种定制应用中无处不在,产品变得更小、更智能、更复杂。尤为代表的就是云计算厂商们,现在几乎全球所有的云厂商都进入了造芯的行列,而且都在优先考虑定制设计。这是一场芯片界豪华的盛宴,一场属于云厂商独飨的盛宴。
其实在国内BAT造芯行列,腾讯是相对落后的一员。国内如百度早在2010年就启动了FPFA AI加速项目,2018年发布了昆仑芯片,如今其昆仑1已出货2万片,而且昆仑2也将在今年面世。鸿鹄芯片的表现也不斐,这两年,搭载鸿鹄芯片的小度更是占据了智能音箱出货量的头把交椅。
阿里巴巴虽然自2015年才开始与中天微合作开发云芯片,但是阿里的造芯车轮却走的飞快。收购中天微,将其与达摩院合并成为平头哥半导体,先后交出玄铁910和含光800芯片两份答卷,打造端云一体全栈产品系列。再者其投资的芯片企业也是涉猎广泛,几乎将AI芯片初创企业一网打尽。
关于腾讯,我们都知道,其投资了AI芯片公司燧原 科技 ,而且已经连续投资了4轮,可见对燧原 科技 的看重。燧原 科技 的表现也着实不错,它只用了18个月便完成了研发,并一次性流片成功,实现从0到1的突破,并且是原创芯片架构,原创指令集。其实阿里巴巴一开始也是先入股投资中天微,后来将其收购了,这点如果放到腾讯身上来看,腾讯收购燧原 科技 也不失为一个芯片自研的捷径。
不过国内云厂商造芯的策略在某些程度上还是在仿照亚马逊等国外厂商的打法,让我们再来看看国外这些云厂商的芯片研发思路。
在国外云厂商中,尤以亚马逊走的最前列。亚马逊在2015年收购了以色列的一家小型芯片设计商Annapurna Labs,自那时起,便开始了漫漫芯片长征路。来自Amazon和Annapurna Labs的工程师制造了Arm Graviton处理器和Amazon Inferentia芯片。其一开始研发的Graviton芯片最初仅在特殊情况下使用,但现在其已经可以与传统上用于数据中心的英特尔芯片相媲美,这标志着该行业的潜在转折点。
如今,在迈向控制其关键技术组件的重要一步中,亚马逊正在开发网络芯片,为在网络上传送数据的硬件交换机提供动力。据说这些定制芯片可以帮助亚马逊改善其内部基础设施以及AWS,还可以帮助其解决自身基础架构中的瓶颈和问题,特别是如果他们还定制构建在其上运行的软件时。
微软已经为Azure数据中心及其HoloLens耳机创建了芯片设计。最近其在以色列悄然开设了一个芯片开发中心,投入到网络芯片等产品的研发。微软在以色列开发的有趣产品之一是SmartNIC,它是一种智能网卡,可加快公司数据中心服务器中的数据传输速度。该卡本身可以承担一些必要的任务,从而减轻了服务器中央处理单元的负担。Microsoft当前使用Mellanox的SmartNIC产品。但是它的长期目标是用自己的产品替换那些产品。
Google于2016年宣布了其首个定制机器学习芯片Tensor Processing Units(TPU)。Google目前正在提供第三代TPU作为云服务。Google这些年越来越重视芯片,已聘请英特尔前高管Uri Frank来领导其定制芯片部门。定制芯片一直是Google构建高效计算系统战略不可或缺的一部分。此外,设计定制服务器芯片将有助于谷歌云与微软Azure和AWS竞争。
这些 科技 巨头自研芯片的这种趋势在一定程度上反映出,目前的 科技 巨头与过去的数据中心运营商有多么不同。过去的数据中心运营商没有资源投入数亿美元设计自己的芯片。现在定制芯片的激增可以进一步降低先进计算产品的成本并引发创新,这对每个人都有利,不止他们自己,还有为之提供服务的厂商们。
云厂商陆续加入定制化芯片开发这个新行列,将衍生出更多的业务需求。那么,所有的ASIC资金将流向何方? 这其中明显的受益者就有芯片设计服务、EDA/IP需求、代工需求等等,尤其是那些耳熟能详的知名大厂商,然而还有一些隐藏不被大家熟知的设计服务业的受益者 。总而言之,处于这些需求赛道中厂商们都可能从定制芯片项目中获利。
首先,这些造芯新进者缺乏半导体设计相关的积累,势必会路生。因为芯片开发流程众多,包括产品定义、前端电路设计、后端物理实现、制造工艺、封装等多个环节,而且还常常需要组合多种不同功能的IP,使得设计难度进一步加大,并不是所有IC设计公司对这些技术都有深入的了解。于是就需要设计服务厂商的帮助。
在这其中,如博通、Marvell、联发科、Socionext(富士通和松下的LSI业务组合)等提供设计服务的公司将成为明确的受益者。尤其是博通,据了解,国内外大多数知名的厂商都在使用博通的设计服务。博通在全球芯片设计服务方面都占据很高的比例。
JP Morgan分析师Harlan Sur指出,博通不只协助设计芯片,也提供芯片生产、测试、封装的关键知识产权。博通已经在网络设备和无线芯片领域拥有大量业务,每年可能从谷歌和其他公司获得高达10亿美元的收入,用于制造运行服务器的定制芯片。博通一直默默协助Google TPU研发生产,据外媒报道,谷歌的第四代TPU芯片也已获得博通的服务设计,并开始与Alphabet旗下的谷歌设计第五代处理器,该处理器将使用更小的5nm晶体管设计。
始于谷歌,博通现在也在帮助Facebook,微软,Ericsson,诺基亚,阿里巴巴,SambaNova(斯坦福大学学者组建的初创公司)和其他大型公司提供了定制芯片,可用于多种用途。
Marvell的ASIC定制业务也越来越庞大。2019年5月,Marvell也宣布与格芯已达成协议,将收购格芯专用集成电路(ASIC)业务Avera Semiconductor。据悉,该业务单元帮助芯片设计师研发全定制芯片中的半定制芯片。Marvell希望通过面向5G运营商,云数据中心,企业和 汽车 应用的新5nm产品来撼动定制ASIC芯片市场。
另一方面,Marvell几年来一直在销售基于ARM技术的称为ThunderX的芯片家族。在向微软和其他公司销售这种芯片数年之后,Marvell现在被要求为微软定制一个版本,Sur相信,这是一款云计算芯片。而且微软正在与Marvell合作开发其下一代ThunderTh3(TSMC 7纳米)项目。
联发科早在2011年就开始提供ASIC设计服务,这几年也加强了ASIC设计服务的业务。2018年初,联发科正式宣布大力拓展ASIC设计服务业务,服务对象主要面向系统厂商和IC设计公司。联发科ASIC设计服务部门是一个独立部门,据悉,其ASIC设计服务最先看好的就是向产业链上游芯片设计板块渗透的互联网巨头们,而这些互联网或终端巨头引导着上游芯片业的走向,也占据着产业链整体利润的大头儿。这些对于未来的IC设计服务业务来说,具有很大的吸引力。
创意电子(GUC)是一家客制化IC服务厂商,背靠第一大股东台积电,其封装技术较为先进。创意电子独特地结合先进技术、低功耗与内嵌式CPU设计能力,且搭配与台积公司(TSMC)以及各大封测公司密切合作的生产关键技术,适合应用于先进通讯、运算与消费性电子的ASIC设计。
世芯电子(Alchip)亦从事ASIC服务。据其官网介绍,世芯电子能专精、快速交付最先进的ASIC方案给客户,在16纳米、12纳米、7纳米等节点制程技术上其皆是最快成功实现的业者,拥有可靠的实证纪录。
科创板上市公司芯原微电子(上海)股份有限公司(芯原股份)是一家依托自主半导体IP,为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务的企业。据其官网介绍,芯原在图形处理器、神经网络处理器、视频处理器等方向有丰富的IP组合。
摩尔精英(MooreElite)则为客户提供从芯片定义到产品实现的全流程设计服务,与多家IP供应商和十几家晶圆代工厂紧密合作,为客户打造一个全面的设计云平台,基于长期打磨验证的设计流程和方法学,在边缘AI、云端大数据训练、消费电子、工业系统、网络计算SoC等不同应用领域有多年的技术积淀和可产品化的解决方案。
中国2000多家芯片公司,大多在摸着石头过河,可以说,这是一个非常有潜力的市场,据Gartner参考文献预测2020年ASIC市场将约为$ 27B。专注的高端ASIC供应商将带来巨大的商机。
除了芯片设计服务,这些芯片厂商大多使用Arm的IP,ARM可通过使用其IP开发定制处理器来收取许可和特许权使用费收入。据Axios的一篇报道,谷歌正在研发一款处理器,该处理器将为其2021 Pixel 手机和未来的chromebook提供动力。这款代号为Whitechapel的处理器据称拥有8颗ARM CPU内核,采用了三星的下一代5纳米制造工艺,并包含用于提高谷歌助手性能的专用电路。
定制芯片还要一些EDA/IP厂商来提供辅助性芯片设计服务,Cadence以及Synopsys毋庸置疑的可从中获利。早在2018年,Cadence就与Google,Microsoft,Amazon合作开发基于云的EDA工具,这些工具可以在云中运行,并且可以提供高水平的峰值性能。Synopsys也与Google Cloud合作以广泛扩展基于云的功能验证。
而所有这些芯片的设计开发,对代工厂来说也是一大好消息。诸如台积电和三星等芯片代工厂已经使从事定制芯片项目的 科技 公司能够轻松访问尖端的制造工艺。台积电已在生产谷歌的TPU和微软的HPU等芯片。去年11月,据日经亚洲报道,台积电正在与Google和AMD合作开发一种新的芯片封装技术3DFabric,该服务包含一系列3D硅堆叠和封装技术。预计首批SoIC小芯片将在2022年投入量产。台积电希望向其主要客户提供其先进的后端服务。
台积电此举当然不是在试图取代传统的芯片封装厂商,而是旨在为金字塔顶端的那些高端客户提供服务,以便笼络住财力雄厚的芯片开发商。当年台积电凭借封装服务拿下了苹果的大单,直到现在,台积电的大部分芯片封装收入仍来自苹果。如今在云计算任务比以往更加多样化和苛刻的时代下,定制芯片对高端封装的要求更高。如果能为谷歌、亚马逊等这些厂商提供高端服务的话,或许将是另外一笔大收入。
不止云厂商,还有苹果的M1芯片和特斯拉的FSD芯片等等,ASIC芯片已是大势所趋。设计ASIC芯片需要大量的资金投入,并且需要频繁更新以确保采用新技术和制造工艺。 科技 巨头将为这项技术而战,ASIC服务商们也不轻松。
深圳特区成立40周年之际,首届慕尼黑华南电子展在深圳国际会展中心举办。期间芯师爷专访了全球电子产业链的近20家领先企业、潜力企业的领袖及高管,特别推出“慕名而来·圳好”专题报道,与众多业内人士共同探讨全球电子产业趋势、中国半导体发展和技术创新等热点焦点话题。
本文为芯师爷专访极海半导体资深产品总监王超实录。王超,极海半导体资深产品总监,拥有近20年芯片原厂市场及产品规划经验,曾在ST(意法半导体)、NXP(恩智浦)等企业MCU部门长期任职。
珠海极海半导体有限公司(以下简称:极海半导体) ,是艾派克微电子旗下全资子公司。极海半导体具有20年的集成电路芯片设计经验,现产品涵盖32位工业级通用MCU,低功耗蓝牙芯片以及工业物联网SoC-eSE大安全芯片产品与方案。
采访实录
1、您对慕尼黑华南电子展的初印象是什么?
极海半导体资深产品总监王超:
慕尼黑华南电子展在深圳虽是首次开展,但其实在电子行业内闻名已久,慕尼黑电子展在行业内的影响力以及展会策划能力是值得信赖的。所以这一次就先祝本次电子展完圆满成功。
2、本次参展极海半导体带来了哪些新的产品展示?请介绍下它们的性能特色、主要优势等。
极海半导体资深产品总监王超:
关于新产品, 极海这次带来了两个系列产品,一是通用32位MCU系列;二是针对于高端工业物联网领域的大川GS系列
32位通用MCU系列中,极海推出了工业级扩展型APM32F072xB和工业级增强型APM32F051x8系列MCU新品。
这两款MCU采用全新的制造工艺,新增电容触摸功能和HDM CEC接口,可精准识别触控输入指令,满足高级控制应用需求,实现了比市场主流竞品低50%的超低运行功耗、高1倍以上的Flash擦写速度。
另外我们今年还推出了5款针对高端工业物联网领域的大川GS系列SoC-eSE大安全芯片。这个系列产品全系列产品都是基于国产平头哥玄铁CPU,支持双核、4核到7核的多核异构架构,符合国密二级标准,并采用国内领先水平的嵌入式eSE安全单元技术,具备全方位一体的安全防护能力,相比市面上较多的独立安全芯片方案,大川eSE单芯片SoC方案具有更高集成性、更低功耗和更高安全性。
3、极海半导体成立的契机是什么?目前极海半导体的产品布局是怎样的?
极海半导体资深产品总监王超:
极海半导体前身是艾派克微电子2015年成立的物联网芯片事业部,经过了4年的内部孵化,为顺应物联网的行业的蓬勃发展,于2019年12月正式成立为独立运营公司。
其实当公司业务做大,需要扩增规模进入下一个领域的时候,大多都会采用这种矩阵形式来经营管理,成立独立公司有助于子公司的业务灵活运营,便于激励和业绩考核。
目前母公司艾派克更聚焦于打印机及打印机周边芯片开发,极海的主营业务主要在打印行业以外,现 产品涵盖32位工业级通用MCU,低功耗蓝牙芯片以及工业物联网SoC-eSE大安全芯片产品与方案。
4、截止当前,极海半导体的MCU系列产品在技术和市场上有何新发展?
极海半导体资深产品总监王超:
在市场方面,极海 APM32系列MCU自2019年量产发布以来,已广泛应用于消费电子、智能家居以及医疗设备领域。且极海已经通过IEC61508认证拓展至工业领域, 与国内工业智能制造的标杆企业建立了密切合作 ,为工控核心设备提供高安全、高可靠性国产MCU产品方案。目前极海已经在定义和设计M4和M7内核的中高端MCU。未来,极海还将布局高价值、高门槛的车规MCU市场,实现MCU领域的全行业覆盖。
从技术上来说,极海的产品有以下几个优势:
1)稳定可靠 :全系列产品工作温度覆盖-40 ~+105 ,ESD等级高达8KV,抗干扰性强,可满足严苛工作环境需求。
2)可移植性好 :有助于客户降低芯片替代成本,缩短产品开发时间,加速产品上市。
3)安全性高: 已通过中国IEC61508和USB-IF认证,并支持工业级MCU+安全芯片产品组合,符合工业和车用高可靠性标准,目前正在申请德国相关认证。
4)定制能力强 :基于极海多年的产品开发经验,极海能满足客户多种内核、多种架构的SOC的定制需求。
5、近两年国产MCU发展得比较快,市场出货量不断攀升,您如何看待现在的国产MCU市场?
极海半导体资深产品总监王超:
目前5G新基建、人工智能以及物联网万亿级市场的持续发展,为国产MCU带来了广阔的市场空间。另外,中美贸易战也催化了芯片国产替代进程,在内外因素的双重影响下,国产MCU迎来了新一波快速发展的机遇。
但值得注意的是,国产MCU虽然在加速发展,但目前来说主要集中在中低端应用领域,高端市场仍被国外厂商占据主导地位。
6、在未来的规划中,极海半导体的MCU将在哪些方面加强产品优势,增强市场竞争力?
极海半导体资深产品总监王超:
从极海来说,未来一方面将加大MCU芯片研发投入和技术创新力度,为客户提供更低功耗、高更性能、更高稳定性和性价比的产品。极海将在2021年年底推出基于M4内核的中高端产品,基于M7内核的芯片也在积极筹备中,意向客户们也可以找极海多交流。
另外, 针对高端工控领域,我们将推出工业级 MCU+安全 芯片的产品组合策略;针对消费电子领域,我们将提供基于 MCU+蓝牙、MCU+传感器、MCU+WIFI、MCU+认证 等方案,为市场提供更多面向不同场景的定制化方案。
7、 极海半导体的大川系列是安全芯片,您认为芯片设计该从哪些方面保障物联网的安全?
极海半导体资深产品总监王超:
极海大川GS系列安全芯片设计是从以下3个方面去保障物联网的安全性:
一是芯片的安全化+可靠容错设计 :通过构建可信执行环境和可定制化的硬件机制,保障物联网安全资源的机密性和完整性。
二是采用高集成度的eSE嵌入式芯片设计 :以安全子系统是作为单芯片内嵌模块,可实现多位一体的安全防护,这样能有效保障芯片器件自身安全以及物联网数据信息安全。
三是多核异构芯片设计 :采用全国产平头哥玄铁CPU,可提供双核、4核至7核的灵活混编CPU内核设计,具备“业务应用加速与安全防护”双重优势,支持物联网特定领域的专用IP定制。
8、现在市场如何看待物联网的安全问题?
极海半导体资深产品总监王超:
随着物联网万亿级市场的持续发展,像用户的数据被窃取,终端的设备遭到非法地 *** 控等安全威胁也越来越多地暴露出来。这样一来保障物联网数据传输、设备连接过程中的信息安全,对于稳定有序的互联时代的发展至关重要。
尤其是国际贸易争端加剧,现在 越来越多的国内企业开始关注和重视物联网安全问题,并且急切 的 寻求安全的国产芯片替代方案。 所以极海除了刚才提到的大川GS系列安全芯片,未来还将不断推出专注于物联网安全的产品和方案。
9、您对明年慕展有什么期望?是否会继续参会?
2021年我们会继续支持慕尼黑华南电子展。同时也期待我们在展会上能不断提升品牌知名度,收获更多优质客户。
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