东数西算怎样影响半导体？

原创半导体产业纵横 2022-03-10 18:06

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2022年1月12日，国家发改委发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》（以下简称“意见”）。意见指出，要形成“数网”、“数纽”、“数链”、“数脑”、“数盾”系统。

随后，贵州省、甘肃省、宁夏回族自治区、成渝地区、粤港澳大湾区、长三角地区、京津冀地区等多个省份及地区纷纷响应。2022年2月17日，8个国家算力枢纽节点和10个国家数据中心集群完成批复，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。

“东数西算”将如何影响半导体，成为半导体产业的关心的话题。

“东数西算”，为何势在必行？

首先，“东数西算”的重要背景是数据量暴增已经成为不可逆的必然趋势。随着大数据在社会越来越多的领域被应用，数据中心（IDC）已经不仅仅是科技公司、科研机构等机构的刚需；社会治理与公共服务、金融、能源、交通、商贸、工业制造、教育、医疗、文化旅游、农业、空间、生物等领域都是数据中心的重要用户。在现代战争中，数据成为了各国最重要的资源之一。据路透社报道，乌克兰政府正在将保存敏感数据的设备及备份运送到其他地区。

在这样的趋势下，数据中心市场正在快速增长。与此同时，中国已成为全球第二大IDC市场，占全球市场份额的10%；美国第一，占39%。2021上半年中国边缘计算整体市场高速增长84.6%，预计到2025年中国市场将增长至74亿美元，全球市场将增长至347亿美元，全球边缘计算服务器市场需求爆发式增长。

其次，为何要把算力迁移至西部地区？

目前我国的数据中心大多数布局在算力需求较高的东部地区。但在相对繁华的东部地区，数据中心所需的必要资源，如电力、水、土地等成本相对较高。

以电力资源为例，目前我国的电力分布并不均衡。北京大学能源研究院研究表明，陕西、浙江、吉林和湖南煤电利用小时均不足4500小时，属于电力供给宽松的范围；而江西超过6000小时，安徽接近5500小时，均为电力供给紧张。

去年9月，中国多个省份发布限电通知，由于电力短缺，中国台湾有过多次突发停电情况。电力问题已经成为了影响产业的核心问题，因此我国提出了“西电东送”，把需要大量能源的产业向能源相对丰富的地区转移。

相同逻辑的“东数西算”也是国家又一项重要战略工程。

“东数西算”，带动哪类半导体？

“东数西算”的本质是数据中心产业的迁移，“东数西算”工程吸引的大规模投资的带动效应，将会有效扩大产业链上各行业的投资。作为产业链上游，半导体产业也被注入了新的增长动力。而作为数据中心基础的三大类芯片，计算芯片、存储芯片和服务器芯片及接口芯片受益明显，相关国产半导体厂商也将有机会在这样的市场背景下获得发展。

计算机芯片

随着数据处理量的提升，对于芯片的数量以及传输数据的速度都有较高的要求，因此负责数据运算的CPU、GPU、FPGA、XPU的需求也在提高。

CPU领域，龙芯中科在2021年龙芯推出了自主研发的LoongArch，包含近2000条指令，2020年新研发的CPU 均支持LoongArch指令集。而基于龙芯打造的生态，联想、清华同方等近百家厂商已推出了上百款龙芯桌面、服务器、网安、密码的产品。

此外，基于国产CPU厂商飞腾的高性能服务器芯片、高效能桌面芯片、以及高端嵌入式芯片的解决方案也已经覆盖网信、电信、金融、数字城市等领域，涉及云计算、大数据、5G、AI、区块链等技术方向。

GPU领域，2021年12月，景嘉微发布了第三代具有完全自主知识产权的高性能图形处理器芯片——JH920，JH920主要应用于中高端图形显示、通用计算、嵌入式等领域。支持4路独立显示输出，支持多屏同时输出，全面支持国产CPU、国产操作系统和国产固件，可广泛应用于PC、服务器、图形工作站等设备，满足地理信息系统、图像匹配、信号处理、机载车载舰载显控等显示计算需求。

同年国产GPU厂商芯动科技推出了国产高性能4K级显卡GPU芯片“风华1号”。“风华1号”单芯片A卡渲染能力达到160GPixel/秒，FP32浮点性能达到5T FLOPS，支持Linux/龙芯/Windows/安卓操作系统图形框架；而“风华1号”双芯片B卡FP32浮点性能达到10T FLOPS，可以对标英伟达Tesla T4 GPU（FP32 / 8.1T FLOPS）。

FPGA领域，国产厂商包括安路科技、智多晶、紫光同创、博微视、高云半导体、深维科技、遨格芯电子等。不过正如国产CPU、GPU领域，国产FPGA芯片相对于国外公司的发展也相对较晚，目前赛灵思已经实现了7nm FPGA芯片的量产，而国内量产的FPGA芯片大多仍处于55nm、40nm制程，仅有少量的28nm FPGA芯片出货，不过复旦微已经在研发14nm的FPGA器件。

相对来说国产计算芯片仍处在起步阶段，国产厂商们需要在发展的过程中不断探索、学习。对于国产厂商来说，在起步阶段先求生存，借助现有生态的其他角色才能更好发展；长期来看的需要摆脱兼容思路，站稳脚跟后发展自有的核心技术。

存储芯片

在数据量爆发式增长的趋势下，存储芯片的数量和性能需求大幅上升。在这一领域，国内有长江存储、合肥长鑫这样的领先企业。

长江存储已经在128层3D NAND闪存的生产收益率方面取得了进展。长江存储已将64层3D NAND闪存制造的收益率提高到成熟水平并有望在2022年上半年实现月产量增至10万片的目标。

专注DRAM的长鑫存储也正在提高产量。2022年3月，长鑫存储的注册资本增加至485.8亿元人民币。目前长鑫存储已量产19nm DDR4/LPDDR4/LPDDR4X等，良率在70-75%。同时计划在2022年将产量增加一番，达到每月 120000 片，中长期目标为 300000 片并计划在年底量产DDR5。

服务器芯片和接口芯片

为了匹配以CPU日益提高的运行速度及性能服务器芯片和内存接口芯片也将得到发展。在这一领域，国内厂商澜起科技可以提供业界领先的高性能、低功耗内存接口芯片，内存模组配套芯片，PCIe Retimer芯片等。值得一提的是，澜起还拥有津逮®CPU和混合安全内存模组组成的津逮®服务器平台，在数据中心领域有更多的可能性。