数字芯片之通用处理器CPU

数字芯片是半导体行业里市场空间最大，技术壁垒最高的赛道。之前我们分析过的那些尖端设备和材料，主要都是为数字芯片打造的。

目前芯片设计这些赛道里，IGBT和模拟芯片领域都有IDM厂商，但数字芯片很少有做全产业链的，大家专注于自己的环节，分工合作。

这是因为IGBT和模拟芯片虽然技术和资金壁垒也很高，但生命周期长。数字芯片的发展却遵循摩尔定律，不但研发需要大量资金，晶圆代工需要大量资本购买设备，迭代又非常快。

等你把这一代产品全都配置好了，人家下一代产品又出来了，还得接着追，这就是数字芯片最难的地方。

数字芯片的工作原理简单来说就是通过晶体管控制电流的“开”和“关”，来表达数据信息的“1”和“0”，或者逻辑判断的“是”与“非”，所以数字电路也称开关电路或逻辑电路。

其组成主要就是工作在开关状态的晶体管，所以数字芯片的规模大小由其中的晶体管数量决定，摩尔定律说的也是每隔18个月晶体管数量增加一倍，因此晶体管数量对数字芯片性能起决定性作用。

数字芯片包含七种类别，分别是逻辑电路、通用处理器、存储器、单片系统SoC、微控制器MCU、定制电路ASIC和可编程逻辑器件。将来我们会对其中主要类别进行逐个分析。

简单的逻辑电路通常由门电路构成，基本是由与门、或门和非门电路排列组合而成，这些系列的电路也称为组合逻辑电路。

数量庞大的逻辑电路芯片经过不同的排列组合，理论上可以处理非常复杂的控制和运算问题。

但当下的芯片集成度很高，许多自成系统的逻辑电路可以集成在芯片内部，一个芯片就可以实现复杂的功能，也就没人愿意用大量小芯片去实现一个大系统。

所以目前逻辑电路芯片仅用于小型电子产品中，以及在大系统的通用大芯片之间的连接电路上。

通用处理器一般指服务器用和桌面计算用的CPU芯片，也包括GPU、DSP、APU等。

它是规模最大、结构最复杂的一类数字电路芯片，由海量逻辑电路组成，包含了控制、存储、运算、输入输出等完整的数据和信息处理系统，这次我们先分析CPU这一细分领域。

01 什么是CPU

CPU也叫中央处理器，是计算机的运算和控制中心，主要功能是完成计算机指令的执行和数据处理，因此CPU与内部存储器、输入输出设备被认为是计算机三大核心部件。

控制单元是CPU的控制中心，当下达指令时，控制单元负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回存储器中。

运算单元负责执行控制单元的命令，进行算术运算和逻辑运算。

存储单元是CPU中数据暂时存储的位置，其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器相比内存可以减少CPU访问数据的时间，也可以减少CPU访问内存的次数，有助于提高CPU的工作速度。

按照处理信息的字长，CPU可分为四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等，后续还在不断拓展。

CPU作为集成电路的一部分，现在全球集成电路市场受益于5G、可穿戴设备和云服务等应用领域发展，依旧在稳步增长。

中国是全球最大的集成电路市场，增速也是全球最快，2012-2020年九年间集成电路产业市场规模复合增长率达到1681%。

集成电路进出口市场上，我国存在较大逆差，而且逆差还在拉大，国产化替代空间广阔。

CPU的下游市场涵盖服务器、桌面端、移动 PC端、智能手机以及物联网、人工智能、 汽车 电子、智能穿戴等新兴应用领域。

目前桌面端和移动PC端发展平缓，服务器受益于云化趋势增速较快，智能手机受益于5G换机潮迎来一波周期性机会，行业中长期发展还得看那些新兴领域，但新兴领域并不完全是CPU的增量市场，比如新能源 汽车 。

目前全球新能源 汽车 销量持续增长， 汽车 三化（电动化、智能化、共享化）势不可挡，电子成本占总成本的比率逐步提升，发展空间很大，2021年全球 汽车 芯片市场规模预计可达到440亿美元。

按应用场景划分，车用计算芯片可以划分为智能座舱芯片和自动驾驶芯片、车身控制芯片。

由于单纯一个的CPU已经无法满足智能 汽车 的算力要求，将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用或专用芯片异构融合的SoC方案成了各大AI芯片厂商算力竞争的主赛道。

不仅智能 汽车 ，在物联网和人工智能等领域，传统CPU也出现了不能适应市场要求的情况。

随着物联网设备灵活性要求日益提高，芯片向低功耗、高性能方向发展，MCU和SoC脱颖而出。

人工智能常用的AI芯片通常是针对人工智能算法做了特定加速设计的芯片，如GPU、FPGA、ASIC和神经拟态芯片。

虽然深度学习算法上CPU不如AI芯片，但做大规模推理，CPU比较有优势，再加上CPU优势领域的市场空间广阔，应用场景丰富，国内 科技 企业持续研发国产CPU依然势在必行。

目前CPU主要市场份额仍在海外企业手中。随着国内技术进步，国内CPU也在变得更好用，再加上政策持续加码，国产替代确定性较高。

02 CPU芯片架构

芯片架构也叫指令集架构，简单来说就是芯片的执行流程，不同指令集架构的芯片就是执行步骤的不同。

目前CPU指令集架构主要分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两大类。

复杂指令集支持的指令更多，每种运算都有自己的完整指令。由于只有少部分指令会反复使用，精简指令集就是对其进行精简，不用每种运算都有完整指令。

复杂指令集更适用于运算复杂的电脑CPU，精简指令集更适用于运算要求较低，功耗也较低的手机CPU。

在这两种指令集基础上又产生了不同的架构，也就是在指令集基础上实现对CPU内的控制单元、运算单元、存储单元等部件的一系列完整设计和安排。

03 X86架构

CISC的架构主要就是X86架构，目前Intel和AMD两家独大。

Intel和Windows组成了“Wintel”联盟，击败了苹果、IBM、摩托罗拉的Power联盟，垄断桌面市场长达20多年。直到目前，服务器、桌面和移动PC主要使用的还是X86架构处理器，Intel依然占据大部分市场。

后来随着AMD第二代Epyc处理器“罗马”问世，AMD服务器CPU市占率在短短两年内从1%增长到了8%。接着第三代Epyc处理器“米兰”发布，其服务器市场份额有望达到15%。

由于AMD服务器芯片性价比较高，又有台积电7nm制程技术加成，越来越多数据中心开始采购AMD的产品。

X86架构之所以覆盖范围这么广，除了起步早、性能高、兼容性好之外，还跟它生态完善有关，目前全球65%以上的软件开发商都为X86提供服务，你想自己设计一个架构，没有生态也就没有人使用。

现在X86架构在中国市场依然广阔，尤其是在服务器领域具有绝对优势，几乎占据全部服务器销量。其他非X86架构的服务器占比很小，主要都是ARM架构。

除了Intel和AMD双寡头以外，国内还有兆芯、海光和MPRC几家X86芯片商。目前X86架构的国产化替代还不太明显，兆芯2019年市占率仅01%。

04 ARM架构

RISC的架构有ARM、MIPS、Power PC、Alpha、RISC–V等。

如今超过90%的智能手机采用ARM架构，MIPS在嵌入式设备中应用广泛，而且随着性能提升，技术层面的融合，RISC架构也在不断向X86的应用领域渗透。

ARM架构由于具有成本低、功耗低、体积小、性能高等特点，非常适用移动通讯领域，在智能手机、调制解调器、车载信息设备、可穿戴设备等领域都占据绝对统治地位。

目前ARM架构是非X86架构中应用最广泛，发展最成熟的架构，市占率达到了432%。

ARM完整产品线包括微控制器、微处理器、圆形处理器、实现软件、单元库、嵌入式内存、高速连接产品、外设以及开发工具。

目前国内外主要ARM厂商有ARM、联发科、高通Qualcomm、苹果、三星电子，飞腾、华为鲲鹏、展讯SPREAD TRUM。

世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。

联发科是世界上最大的ARM手机芯片供应商，苹果、三星、高通等行业巨头均在最近几年使用ARM架构，逐步实现基于ARM的全生态链。

截至2021Q1，联发科和高通是最主要的手机CPU供应商，市场份额分别为35%和29%，同比分别增长11%和-2%。

苹果市占率为17%，三星降至9%，华为海思由于受到美国升级制裁的影响，市场份额快速下滑，降至5%。

服务器方面，非X86目前参与者包括华为、飞腾、高通、亚马逊等。

华为鲲鹏服务器是ARM服务器的重要参与者，据华为称，鲲鹏出货量已占据市场50%，未来有望发挥其在移动市场的优势，借力云端协同，抢占服务器市场更多份额。

在桌面PC市场，ARM正逐渐被更多企业应用，2011年微软开始采用ARM的Windows系统，ARM开始进入X86的传统优势领域，如今苹果MacOS、新版Windows等均采用了ARM架构。

此外，ARM在物联网、 汽车 等领域均有很大发展潜质。ARM在公共事业、智慧城市、资产管理等领域均提供了解决方案。

05 MIPS等架构

MIPS、Alpha、Power等架构已经不是市场主流应用，但在特定领域内仍在被使用。

MIPS架构是一种简洁、优化、具有高度扩展性的RISC架构，能够提供最高的每平方毫米性能和当今SoC设计中最低的能耗，已经在移动和嵌入式工业领域销售了近三十年，目前市占率9%。

MIPS多线程CPU已经广泛应用于不同领域，以及许多移动设备的LTE调制解调器中。

国内外主要MIPS芯片商主要有MIPS公司、Ikanos、龙芯中科、北京君正。不过MIPS公司两度易主后，新公司已经转向RISC-V。

龙芯和申威分别获得MIPS及Alpha永久授权发展自主指令集，我国企业成为了该架构应用产品研发和全球生态构建的单一力量，应用的也都是国家非常注重安全的领域。

Power架构在相关市场的占有率也不过1%左右，但在高性能计算领域一直拥有相当重要的地位，其一些技术特性甚至可与Intel一较高下，然而市场参与者基本只有IBM。

06 RISC-V架构

RISC–V是目前业内最被看好，最有机会弯道超车的新架构，具有完全开源、架构简单、易于移植，适用于各种设备、完整工具链， 运行效率高等特点。

这种架构目前接受度逐渐提高，有望成为继X86和ARM架构之后第三大主流指令集架构。

由于RISC-V基金会为非盈利会员制组织，所以RISC-V本身是免费的，自 RISC-V 基金会于 2015 年成立以来，RISC-V 生态系统经历了爆炸式增长，2020年成员增长率达到133%。

物联网的兴起为上游产业链提供新的成长潜力，由于RISC-V具备开源等特性，与物联网更灵活和多样的要求相吻合。

而且自中美贸易战以来，中国企业存在受制于美国不能升级架构的风险，随着RISC-V逐渐被接受，为我国芯片厂商通过RISC-V架构实现独立自主提供可行性。

Semico Research 预测，到 2025 年，市场将消耗 624 亿个 RISC-V CPU 内核，2018-2025 年复合年增长率为 1462%。其中工业领域将以使用超过167亿个内核遥遥领先。

市场研究公司Tractica也预测，RISC- V的IP和软件工具市场在2018年为5200万美元，到2025年时将增长至 11亿美元。

目前RISC-V发展时间较短，尚未一家独大，相关生态还在发展。

短期内ARM架构依然会占据中高端市场，RISC-V主要在一些碎片化的新兴市场展开应用，如物联网的轻终端场景。

这些场景需要低功耗低成本，但是往往程序不用大改、对软件生态的依赖性不高、出货量又很大，符合RISC-V阶段性的发展目标。

RISC-V允许任何厂商设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，因此吸引了大批 科技 公司入场。

GreenWaves、IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、华为、晶心 科技 、芯源股份、芯来 科技 、阿里平头哥、中天微、Red Hat 与特斯拉等100 多家 科技 公司加入其阵营。

07 国产CPU自主可控程度

国产CPU经历了将近20年的发展，也产生了一批有实力的企业，如前面提到的中科龙芯、天津飞腾、海光信息、上海申威、上海兆芯等。

这其中申威和龙芯自主可控程度最高。上海申威主要从事Alpha架构的研发，它是目前创新可信度最高的国产CPU厂商，基本实现完全自主可控，主供党政办公、军方和超算领域。

其次是飞腾和华为鲲鹏（海思）为代表的ARM架构国产厂商。ARM架构需要有ARM公司授权，主要有三种授权等级：使用层级授权、内核层级授权和架构/指令集层级授权。

其中指令集层级授权等级最高，企业可以对ARM指令集进行改造以实现自行设计处理器，目前海思、飞腾已经获得ARMV8永久授权。

如果他们基于V8授权发展出自己的指令集，其创新可信程度将显著提升，即使未来拿不到V9V10等新架构授权，依然可以维持先进性。

最后是海光和兆芯为代表的X86厂商，仅获得内核层级的授权，未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。

国产数字芯片厂商详细信息

下面我们将从核心技术、主要产品、目标市场和应用方案等方面对这30家公司逐一展示。

中科龙芯

核心技术：MIPS授权架构的CPU及生态圈、跨指令兼容的二进制翻译技术。

主要产品：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。

应用领域：网络安全、办公与信息化、工控及物联网等领域，并在政府、能源、金融、交通、教育等行业领域取得了广泛应用。

天津飞腾

核心技术：自研ARMv8架构处理器、片上并行系统(PSoC)体系结构。

主要产品：高性能服务器CPU(腾云S系列);高效能桌面CPU(腾锐D系列);高端嵌入式CPU(腾珑E系列)三大系列。

应用领域：国内政务办公、装备制造、云计算、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业信息系统领域。

海光信息

核心技术：AMD授权X86指令集架构、“禅定”x86 CPU

主要产品：7000系列、5000系列和3000系列处理器。

应用领域：政府机构和商业服务器应用。

兆芯

核心技术: CPU、GPU、芯片组核心技术。

主要产品：“开先”、“开胜”两大CPU系列。

应用领域: 党政办公、金融、教育、医疗、交通、网络安全、能源等行业。

申威

核心技术：申威64自主可控架构

主要产品：SW1600/SW1610 CPU。

应用领域: 党政、军事、超算、服务器和桌面电脑。

华为海思

核心技术：ARM v8架构授权、达芬奇架构NPU

主要产品：鲲鹏920、麒麟系列应用处理器、升腾AI芯片。

应用领域：服务器、手机、智能终端。

紫光展锐

核心技术：5G通信、AI平台

主要产品：虎贲T7520/T7510/T710系列手机应用处理器、W517/307系列智能可穿戴处理器、春藤系列物联网芯片。

应用方案：5G、AIoT、智能语音、智能穿戴、平板电脑、工业互联网

目标市场：手机、可穿戴设备、工业物联网、 汽车 电子、功率电子。

瑞芯微

核心技术：ARM内核高性能应用处理器、智能语音

主要产品：RK35系列、RK33系列、RK32系列、RK31系列RK30系列、RK18系列、RK MCU系列、RK Power系列、RV11系列。

应用方案：平板电脑、流媒体应用、商业及工业应用、家居应用、智联网应用、视觉应用、车载应用。

目标市场：智能硬件、手机周边、平板电脑、电视机顶盒、工控等多个领域。

北京君正

核心技术：XBurst 系列 CPU Core (基于MIPS 指令集)、Helix/ Radix系列 VPU、Tiziano图像处理器、君正AIE 算力引擎、ISSI存储技术

主要产品：X2000、X1000/E、X1520、X1500、X1021系列微处理器;T40、T31、T21、T30、T20系列智能视频处理器;ISSI/Lumissil存储器。

应用方案：智能音频、图像识别、智能家电、智能家居、智能办公、智能视频。

目标市场：生物识别、教育电子、多媒体播放器、电子书、平板电脑、AIoT等领域，以及计算和通信存储市场。

全志 科技

核心技术：智能应用处理器SoC、超高清视频编解码、高性能CPU/GPU/AI多核整合;

主要产品：A系列平板电脑应用处理器、F系列多媒体处理器、H系列机顶盒OTT处理器、R系列智能语音芯片、T系列车规级驾舱信息 娱乐 处理器、V系列视频编解码处理器、MR系列处理器。

应用方案：智能硬件、消费电子、工业控制、家庭 娱乐 、车联网方案;

目标市场：智能硬件、平板电脑、智能家电、车联网、机器人、虚拟现实、网络机顶盒，以及电源、无线通信模组、智能物联网等多个产品领域。

景嘉微

核心技术：支持国产CPU和国产 *** 作系统的GPU

主要产品：JM5400、JM7200/7201 图形处理器

应用市场：笔记本电脑、一体机、移动工作站、刀片式主板等桌面办公和工业控制领域。

天数智芯

核心技术：全自研通用计算GPGPU

主要产品：7纳米GPGPU高端自研云端训练芯片

目标市场：计算机视觉、智能语音、智能推荐等AI领域;HPC通用计算。

芯动 科技

核心技术：GDDR6高带宽显存技术、4K/8K显示的HDMI21技术、国产自主标准的INNOLINK Chiplet和HBM2E高性能计算平台技术

主要产品：智能渲染GPU图形处理器;高速32Gbps SerDes Memory ;高性能计算/高带宽储存/加密计算/AI云计算/低功耗IoT等芯片。

应用市场：高性能计算/多媒体& 汽车 电子/IoT物联网等领域;信创桌面渲染、5G数据中心、云 游戏 、云办公、云教育等主流新基建领域。

高云半导体

核心技术：GoAI机器学习平台、蓝牙FPGA系统级芯片

主要产品：晨熙家族GW2A系列 FPGA、小蜜蜂家族GW1N系列SoC

应用市场：通讯、工业控制、LED显示、 汽车 电子、消费电子、AI、数据中心。

上海安路

核心技术：全流程TD软件系统

主要产品：高端PHOENIX(凤凰)、中端EAGLE(猎鹰)、低端ELF(精灵)系列FPGA。

应用方案：LED显示屏、工业自动化、通信控制、MIPI和TCON显示等。

紫光国微

核心技术：Pango Design Suite FPGA开发软件技术、嵌入式FLASH、高安全加密、内嵌ECC。

主要产品：Titan系列FPGA、Logos系列FPGA、Compact系列CPLD;智能卡和智能终端安全芯片;半导体功率器件;超稳晶体频率器件;5G超级SIM卡。

应用方案：移动通信、金融支付、数字政务、公共事业、物联网与智慧生活、智能 汽车 、电子设备、电力与电源管理、人工智能。

目标市场：金融、电信、政务、 汽车 、工业互联、物联网等领域。

京微齐力

核心技术：AiPGA芯片(AI in FPGA)、异构计算HPA芯片(Heterogeneous Programmable Accelerator)、嵌入式可编程eFPGA IP核、FX伏羲EDA软件

主要产品：HME-R、HME-M、HME-P、HME-H系列FPGA

应用方案：工业控制、医疗电子、消费类电子、广播&通信、 汽车 电子、计算机与存储、嵌入式应用、人工智能。

目标市场：云端服务器、消费类智能终端以及国家通信/工业/医疗等核心基础设施。

智多晶

核心技术：FPGA开发软件“HqFpga”、 自主研发的FPGA架构

主要产品：Seagull 1000系列 CPLD、Sealion 2000 系列FPGA、Seal 5000 系列 FPGA

目标市场：LED驱动、视频监控、图像处理、工业控制、4G/5G通信网络、数据中心等。

成都华微电子

核心技术：可编程逻辑器件CPLD、FPGA硬件设计平台、可编程逻辑器件综合、映射及编程算法软件技术。

主要产品：数字模拟混合信号芯片、可编程逻辑器件、ADC/DAC、模拟电路及接口电路系列产品

应用市场：工业控制、通信和安防等。

遨格芯

核心技术：可编程SoC、异构(MCU)边缘计算

主要产品：CPLD、FPGA、MCU-SoC、AI ASIC、MCU。

目标市场：消费电子、工业和AIoT。

晶晨半导体

核心技术：超高清多媒体编解码和显示处理、人工智能、内容安全保护、系统IP等核心软硬件技术

主要产品：多媒体SoC芯片

应用方案：IP/OTT/DVB机顶盒方案、智能电视、智能影像、智能家居、智能商显。

目标市场：智能机顶盒、智能电视和AI音视频系统终端等，以及IPC等消费类安防市场、车载 娱乐 、辅助驾驶等 汽车 电子市场。

国科微

核心技术：全自主固态硬盘控制芯片、无线数据通信核心技术、AVS2超高清智能4K解码芯片

主要产品：直播卫星高清芯片、智能4K解码芯片、H264/H265高清安防芯片、高端固态存储主控芯片、北斗导航定位芯片。

应用方案：智能机顶盒、智能监控、存储控制、物联网

目标市场：卫星广播、无线通信、存储和信息安全、物联网应用领域。

中星微电子

核心技术：组织制定安全防范视频安全数字音视频编解码(SVAC)国家标准、结构化的视频码流、“数据驱动并行计算”架构

主要产品：“星光”数字多媒体芯片、 集成神经网络处理器(NPU)的SVAC视频编解码SoC、SVAC视频安全摄像头芯片、H264 解压缩芯片、PC摄像头芯片

目标市场：信息安全、图像编码视频安全领域。

澜起 科技

核心技术：高性能DDR内存缓冲控制器、动态安全监控技术(DSC)、异构计算与互联技术

主要产品：DDR2-DDR5系列内存接口芯片、PCIe Retimer芯片、服务器CPU

目标市场：云计算、服务器、存储设备及硬件加速等应用领域。

兆易创新

核心技术：国产SPI NAND Flash工艺技术、基于Armv8-M架构的Cortex-M33内核高性能微处理器

主要产品：NOR Flash、NAND Flash、GD32系列MCU

应用方案：GD25/GD55 B/T/X系列大容量高性能SPI NOR Flash、车载数字组合仪表解决方案、GSL7001光学指纹识别方案

目标市场：工业、 汽车 、计算、消费类电子、物联网、移动应用以及网络和电信行业。

东芯半导体

核心技术：NAND/NOR/DRAM/MCP设计工艺技术

主要产品：中小容量NAND Flash、NOR Flash、DRAM芯片

目标市场：工业控制、通讯网络、消费电子、移动设备、物联网。

芯天下

核心技术：成熟闪存及新型存储技术

主要产品：SPI NOR Flash, NOR MCP, SPI NAND Flash, SD NAND Flash, NAND MCP等。

目标市场：物联网，显示与触控，通信，消费电子，工业等领域。

聚辰半导体

核心技术：串行EEPROM、逻辑加密卡、零漂移轨到轨输入输出运放

主要产品：EEPROM、智能卡芯片

目标市场：智能手机、液晶面板、蓝牙模块、通讯、计算机及周边、医疗仪器、白色家电、 汽车 电子、工业控制等众多领域。

恒烁半导体

核心技术：基于NOR Flash的存算一体架构;50nm制程的NOR Flash存储

主要产品：SPI NOR flash存储器;基于NOR flash的存算一体CIM AI加速芯片; 基于ARM Cortex的32位MCU

目标市场：可穿戴设备、智能音响、安防监控、物联网IoT、泛在电力物联网、 汽车 电子、消费电子及工业等领域。

得一微电子

核心技术：固态存储控制芯片

主要产品：PCIe SSD主控芯片、SATA SSD主控芯片、eMMC 51主控芯片、SPI NAND主控芯片、USB主控芯片

目标市场：通用计算和存储市场，覆盖消费级、企业级、工业级、 汽车 级应用。

在美国的极限施压下，华为正在快速驶入 汽车 产业。

近日，华为技术有限公司发生工商变更，其经营范围新增 汽车 零部件及智能系统的研发、生产及销售等。

华为的造“芯”之路已经持续了将近30年，先后推出了麒麟芯片、5G通信芯片、AI芯片、CPU芯片鲲鹏920等产品，目前多款芯片产品已经陆续量产装车。

然而，美国的制裁一再升级，华为的发展犹如一场冰与火之歌，一边是业绩增长趋缓，一边是海外拓展不易及制裁带来了巨额损失。

华为必须要进军 汽车 产产业，才能实现年收入破一万亿的目标。

实际上，华为以芯片和通信技术为基础，在智能网联 汽车 领域已经下了好大的一盘棋，涵盖各项核心技术和软件。

业内人士分析，华为正在围绕 *** 作系统，打造覆盖手机、 汽车 、智能穿戴等大众消费业务的全新智能生态系统。

而按照华为轮值CEO徐直军的说法，“未来拥有自动驾驶能力的电动 汽车 ，除了底盘、4个轮子、外壳和座椅外，剩下的都是我们拥有的技术。”

如此，虽然华为屡次强调“不造车”，但造车所需要的技术、核心零部件和软件，华为几乎都做了。

从上世纪90年代到现在，华为要自主研发芯片的决心一直未变，且持续了将近30年。

早在1991年，华为就成立了ASIC设计中心，设计“专用集成电路”。当时的华为创立仅4年，资金异常紧张，而芯片又是个极其烧钱并极难跨越的险滩，但华为意识到：要想在一众对手中脱颖而出，必须要开发自己的芯片。

1993年，华为成功研发了第一颗自己使用EDA设计的芯片，并且获得了电信局的入网证，从而进入了利润丰厚的电信市场。这让华为更加坚信了自己做芯片的决心。

在研发了ASIC芯片12年后，即2004年，华为成立了全资子公司海思半导体，也就是现在备受关注的“华为海思”。

当时的中国芯片行业还处于一片空白，华为只能从0开始做起。

2009年，华为推出了第一款面向公开市场的K3处理器，与联发科、展讯等强敌一起竞争山寨市场，但由于K3的工艺、 *** 作系统落后于对手，加上销售策略上存在缺陷，这款芯片并未成功。

直到2014年初，华为海思发布麒麟910芯片，才一扫昔日坎坷命运。

麒麟910芯片首次集成了自研的巴龙710基带芯片，也就是华为海思第一款SoC芯片，不仅在制程上追平了当时高通的28nm，还大大降低了功耗，改善了兼容性。

华为海思的国产芯片，第一次站到了跑分软件的前列，并开始大步流星地向上攀升。

2017年，华为海思收入突破了387亿人民币，坐牢了成为了中国芯片设计公司的头把交椅。今年，海思还成为了全球前十大IC设计公司之一。

截止目前，华为海思已经打造了100多种芯片，建立了完善的芯片产品体系，包含SoC芯片（麒麟系列）、AI 芯片（升腾系列）、服务器芯片（鲲鹏系列）、5G 通信芯片（巴龙、天罡系列）、路由器芯片、NB-IoT 芯片，甚至 IPC 视频编解码和图像信号处理芯片等等。

近几年，华为正在快速进击 汽车 产业，旗下芯片产品也已经开始陆续“上车”。

《高工新 汽车 评论》了解到，目前华为旗下升腾310、鲲鹏920、巴龙5000等产品已经 “上车”。其中5G通信芯片巴龙5000主要应用在智能座舱领域，华为基于此推出了5G 汽车 模块MH5000，目前搭载该模块的车型有广汽Aion V、荣威Marvel R、北汽Arcfoxα-T等。

而AI芯片升腾310和CPU芯片鲲鹏920运用在华为MDC600智能驾驶计算平台，该平台可以提供包括主控芯片、AI芯片、 *** 作系统在内的完整自动驾驶解决方案，目前已经通过了车规级认证，且与上汽、吉利等十多家车企达成了合作，正在为装车做准备。

这只是华为芯片“上车”的起点，华为在智能 汽车 芯片的征程才刚刚开始。

有消息传出，华为已经与比亚迪签署合作， 探索 麒麟芯片在 汽车 数字座舱领域的应用落地，首款产品就是麒麟710A。

属于华为海思的时代，正在来临。

华为半路杀出，扬言要将过去30年积累的ICT技术优势，延伸到智能 汽车 产业，以帮助车企业造好车。

在华为2019年财报中指出，华为将成为面向智能 汽车 的“增量部件”核心供应商，主攻智能驾驶、智能座舱、智能电动、智能网联、智能车云五个方面。

其中，在智能网联领域 ，华为结合自身在通信、5G及硬件的技术优势，通过网联、车联网及车载计算三大业务切入。目前华为推出了搭载巴龙5000芯片的5G车载模块，已经运用与广汽Aion V、荣威Marvel R等车型。

同时，华为还在 车联网 的端（车载智能及联网设备）、管（车联网基础设施）、云（车联网平台）等领域均推出了相关产品，包括T-Box、5G+C-V2X车载通信模组、车载网关等等。

智能驾驶方面 ，华为提供自动驾驶计算平台（MDC）、AI芯片（升腾）、毫米波雷达、激光雷达、无人驾驶算法等等。

智能座舱 是华为构建“人车家”全场景智慧生活的重要一环，运用“麒麟通信模组+鸿蒙OS +HiCar”等构建华为智能座舱方案，中短期手机映射HiCar作为过渡，长期则是鸿蒙车机 *** 作系统。

智能电动领域 ，华为提供车载充电模块、电机控制器、BMS等等。据了解，华为的电控及车载电机系统，已经成功搭载在上汽、金康新能源等多家车企的量产电动 汽车 上。

智能车云方面， 华为基于以AI芯片升腾910为基础打造的华为云，推出了自动驾驶（训练、仿真、测试）云服务Octopus（八爪鱼），其核心是帮助车企和开发者实现自动驾驶应用落地。

未来是软件定义 汽车 的时代，需要将分散的功能单元进行整合，形成一个以软件为中心的架构，大幅简化硬件和布线的复杂度，构建好的分层架构及数字化平台是基础。

为了更好地构建智能 汽车 的分层架构，华为还打造了 整车电子架构，命名为CC架构 。目前华为针对该架构发布了 三大 *** 作系统 ， 包括鸿蒙座舱 *** 作系统HOS、智能驾驶 *** 作系统AOS及智能车控 *** 作系统VOS ，分别对应三大平台，并通过芯片+ *** 作系统，将每个平台都设计成一个生态系统。

总体来看，围绕智能网联 汽车 ，华为已经构建了一个庞大的产品体系，除了HiCar、移动通信模组等车联网产品之外，还有车载 *** 作系统、整车电子架构等，以及充电模块、激光雷达等核心零部件。

按照华为轮值CEO徐直军的说法，“未来拥有自动驾驶能力的电动 汽车 ，除了底盘、4个轮子、外壳和座椅外，剩下的都是我们拥有的技术。”

如此看来，除了车，造车所涉及的核心零部件及软件，华为几乎都造了。

“华为要做的是，围绕 *** 作系统，打造覆盖手机、 汽车 、智能穿戴等大众消费业务等生态系统建设。”有业内人士向《高工新 汽车 评论》指出，目前华为在 汽车 产业的布局动作，均是其在通信、消费电子等传统核心领域竞争力的一种延伸。

与苹果、百度等巨头进军 汽车 产业一样，互联网企业看好 汽车 产业的重要原因就是：ICT技术与 汽车 产业将迎来一场大融合。

作为中国最大的芯片设计厂商以及世界5G通信技术领导者，华为在芯片、5G技术方面的优势明显。而在华为的 汽车 布局中，其中智能化以芯片为基础，而网联化则以通信技术为基础，恰恰是华为核心竞争力的延伸。

不过，从更深层次来看，有业内人士分析，当前华为的发展犹如一场冰与火之歌。一方面，华为的业绩仍然处于高速发展的阶段，但增长幅度已经趋缓，需要不断寻找新增量来维持高速增长。

年报显示，2019年华为全球销售收入是8588亿元，同比增长191%；实现净利润是627亿元，同比增长56%，明显低于过去5年的年均增长率14%。

另一方面，自2019年5月被美国列入“实体清单”后，虽然华为数次成功度过芯片断供危机，但由于华为手机无法使用谷歌GMS服务，新款手机在欧洲市场几乎断崖式下跌，而运营商业务在美国也几乎没有任何增长。

徐直军透露，由于美国制裁的影响，去年华为的消费者业务在海外市场至少有100亿美元的损失。

今年，美国对华为的打压不断升级，对华为的影响将越来越大。这般冲击下，对于华为来说，抓住未来全新的增长机遇很重要。

正如华为轮值董事长徐直军所言，“可能10年后的 汽车 产业，华为又很厉害，像现在的手机行业一样。”

不过，同样华为也会面临着一系列挑战和竞争，例如博世、大陆、采埃孚等零部件巨头的直接竞争等等。

同时，华为的芯片遭遇断供危机，也会给其 汽车 产业的布局带来一定的影响。

虽然华为海思的芯片设计技术非常先进，但其仅是芯片设计公司，并不涉足芯片生产，需要找台积电、中芯国际等代为生产。

由于我国的芯片生产及制造技术相对比较落后，目前还未有企业可以替代台积电为华为提供芯片制造。

资料显示，中芯国际最先进的生产工艺是14nm，台积电最先进生产工艺是5nm，二者相差10nm、7nm，表面上看差两代制程，实际上技术差距最少10年。这也是中芯国际不能有效替代台积电为华为制造芯片的重要原因。

近期有消息称，华为已经在内部启动了“塔山计划”，拟与国内相关企业合作自建芯片制造厂，全面实现包括EDA设计、材料、工艺等各个半导体产业关键环节的自主可控。

虽然华为并没有官方确认消息的真实性，但是华为未来必将解决芯片问题，这对于其 汽车 战略也十分重要。

地平线联合创始人&CTO黄畅博士现场分享

近日，地平线对外公布了其大算力芯片平台的最新进展和成果。地平线联合创始人、CTO黄畅博士对外表示，大算力AI自动驾驶芯片征程5将于2022年内完成全部车规可靠性与功能安全相关认证，正式达到量产成熟水平，并将于Q4在某头部造车新势力车型上率先SOP，征程5现已在实车环境下完成针对复杂城区自动驾驶场景的闭环验证。

地平线黄畅博士、吕鹏接受媒体采访

此前，地平线先后推出征程2和征程3车规级自动驾驶芯片，加速推进了我国车规级人工智能芯片量产的先河。继征程2和征程3之后，地平线推出的第三代车规级自动驾驶芯片征程5，兼具高性能和大算力特点，通过软硬协同，征程5的AI性能（FPS）刷新至1531FPS。

地平线将大算力自动驾驶芯片的比拼看作是一场世界杯的决赛。AI算力可以看作是预选赛，安全可靠性是小组赛，开发环境1/8决赛，算法验证是1/4决赛，生态支持可以看作是半决赛，量产则如同决赛。

地平线表示，征程5与英伟达一道率先进入TOPS芯片前装量产的阶段，提前锁定了决赛席位。

地平线是唯一完成量产级别测试流程的国内企业

地平线指出，这不是一场不战而胜的比赛，真正在量产决赛上见分晓前，每个环节都是作为一家AI芯片公司必经的考验。无论是对AI算力的比拼，安全可靠性要求，还是开发环境成熟水平，完成开发到产品闭环的验证，是否有软硬件生态支持到是否能拿到正式的量产定点项目，每一个环节其实都充满了挑战。

2022年4月份，征程5在实车环境下完成了城区复杂场景自动驾驶的闭环验证。同时，在持续打磨征程5的AI工具链，从2022年6月份开始，有多家软件生态伙伴推出基于征程5开发的高等级自动驾驶方案，并陆续推出原型Demo。

地平线智能驾驶产品规划与Marketing高级总监吕鹏现场分享

后续地平线会持续地推动征程5完成全部车规可靠性测试与全面功能安全认证工作，并在年内达到量产成熟水平。年末基于征程5芯片的首个量产项目也会正式SOP。

当前，地平线通过持续的积累有幸锁定了大算力芯片的世界杯决赛。

“软硬结合”是地平线对自己的技术路线一直秉承的重要方针。

征程5率先斩获多家车企量产定点

黄畅博士表示，“芯片的计算性能之所以能够持续更新，这是因为软件架构是可以不断更新的。虽然芯片的硬件架构已经没有办法改变，但芯片的软件架构一直在进行升级，由此才实现了征程5芯片的“持续成长”。

实际上，地平线的“软硬结合”就是在芯片设计、测试验证、量产上车的各个步骤都执行软件和硬件并行的 *** 作模式。

高性能、大算力自动驾驶芯片征程5

在核心架构上，地平线征程5芯片的CPU部分采用8核心ARM Cortex A55，AI运算单元采用双核心地平线贝叶斯架构BPU（Brain Processor Unit）。同时，征程5芯片还有2个ISP核心、计算机视觉引擎、2个DSP核心、视频编码解码单元。

黄畅博士在媒体开放日介绍，去年7月份的发布会上128 TOPS，1283FPS，这是一个比较复杂的检测模型在MS COCO数据集上跑出来一个结果。最低延迟可以到60个毫秒，整个系统的平均功耗是30W左右。再告诉大家一个好消息，我们把计算性能这个数字提升了，上次发布会的时候是1283，通过我们的努力，现在把它提升到1531FPS。大家可能会觉得有点神奇，为什么一颗芯片不到一年前说是1283，今天反而变高了，硬件架构没有任何变化，算法也没有变，但是软件的架构变了。

正是基于这种理念，地平线最近几年迅速组建起了一支庞大的软件团队，甚至规模还超过了硬件团队。

其公司总计有1000多名员工，70%以上为研发人员。而研发人员中，算法、软件研发人员数量达到600人，并且软件研发人员的增长速度是最快的。

而受益于地平线的软硬结合的技术路径，地平线的征程5芯片也实现了AI计算性能的提升，实现更加高效的利用率。

随着 汽车 越来越智能，对于时延的要求也就越来越高，据悉基于征程5芯片的前视感知可以做到60毫秒，同时具备30瓦的低功耗。

征程5是全面满足高等级自动驾驶量产需求的芯片

征程5芯片自动驾驶计算延迟为60毫秒，这是指从摄像头感知、目标检测、判断应作出加速或减速动作时的延迟。而目前，市面上绝大多数产品都只能实现150毫秒左右的延迟。

黄畅博士介绍：“自动驾驶的延迟每下降60毫秒，可以减少1米多的刹车距离，也就意味着有可能就挽救一个人的生命。”

为了降低延迟，地平线针对自动驾驶场景，从摄像头在线输入、离线DDR，通过金字塔核心、拼接光流处理，能够在预处理阶段大幅降低延迟。在BPU核心中，地平线选择针对一次高效处理一张做架构优化，实现低延迟。

征程5是全面满足高等级自动驾驶量产需求的芯片

“现在大多服务器芯片会选择通过复用神经网络的参数，一次性批量处理十余张，这样一来，虽然处理量有所上升，但延迟会加大。”黄畅博士表示。“地平线选择对每一张进行极致的优化，而不是单纯追求一次性的处理量，这能够保证在实际场景应用中的速度最快，延迟最小。”

征程5是地平线的第三款车规级芯片，在此之前，征程2、征程3先后实现前装量产，帮助地平线拿下智能座舱、辅助驾驶的市场份额。而征程5芯片的出现，能让地平线在高阶自动驾驶领域和全场景整车智能领域再上新台阶。

总结： 随着征程5的正式推出，地平线成为能够覆盖从L2到L4智能驾驶芯片方案的提供商。截至目前，征程5已获得比亚迪、一汽红旗和自游家 汽车 等多家车企的量产车型定点项目。在第四季度正式SOP后，未来将有更多车企在高阶自动驾驶领域会与地平线产生更广泛合作。

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