35家国产处理器芯片(CPU/GPU/FPGA)厂商调研报告

FPGA技术江湖 2022-03-23 12:31

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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：

PC/服务器CPU：北京龙芯、上海兆芯、电科申泰、天津飞腾和海光;
基于Arm架构的服务器CPU：天津飞腾、华为海思的鲲鹏和阿里平头哥的倚天;
手机AP：海思麒麟和紫光展锐虎贲;
平板/多媒体和视频处理SoC：全志科技、瑞芯微、北京君正、晶晨半导体
安防/视频处理SoC：国科微、中星微
嵌入式CPU：苏州国芯

POWER架构CPU：合芯科技这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：

图形处理/渲染GPU：景嘉微、芯动科技、芯瞳半导体、摩尔线程
通用计算GPU：天数智芯、登临科技、摩尔线程、壁仞科技
AI加速GPU：天数智芯、瀚博半导体、壁仞科技、沐曦集成电路

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

核心技术：申威自主指令集和处理器架构
主要产品：32核高性能服务器处理器申威3231、8核桌面处理器831，以及嵌入式处理器TH-1
关键应用：大数据、云计算、人工智能、信息技术和重点行业等
竞争力：成立申威产业发展联盟，打造申威处理器的成熟软硬件生态体系，打通申威处理器从研发到生态到产业链的全过程，形成以申威处理器为核心的全产业化布局。

苏州国芯

核心技术：自主可控嵌入式CPU微架构设计技术
主要产品：嵌入式CPU、嵌入式CPU处理器内核C*Core、信息安全芯片、车规级安全芯片
关键应用：信息安全、汽车电子、工业控制、边缘计算和网络通信等应用领域
竞争力：公司主要产品与服务均基于自主可控的嵌入式CPU技术，可为客户提供IP授权、芯片定制服务和自主芯片及模组产品，以满足客户自主可控需求和高性能、低功耗、低成本等差异化指标需求。

合芯科技

核心技术：IBM POWER架构的服务器CPU设计
主要产品：服务器CPU、服务器系统、IP及设计服务
关键应用：数据库、内存计算、虚拟化等服务器应用市场

平头哥半导体

核心技术：基于ArmV9架构的处理器设计
主要产品：Arm服务器芯片倚天710、玄铁处理器IP
关键应用：云计算、数据中心
竞争力：依托阿里云计算平台，自研Arm服务器CPU基于Armv9架构，SPECrate 2017 Integer跑分超过440。

壁仞科技

核心技术：自主原创的GPU芯片架构
主要产品：BR100 GPU
关键应用：智慧城市、公有云、大数据分析、自动驾驶、医疗健康、生命科学、云游戏等领域。
竞争力：累计融资额超47亿元人民币，交付流片的通用GPU--BR100具有高算力、高通用性、高能效三大优势，完全依托壁仞科技自主原创的芯片架构，集合了诸多业界最新的芯片设计、制造与封装技术。

瀚博半导体

核心技术：云端推理DSA架构、视频处理技术
主要产品：SV100系列AI芯片和AI推理卡、GPU芯片
关键应用：云端与边缘AI推理应用、基于视频的AI应用
竞争力：继5亿元A+轮融资后，又完成16亿元B-1和B-2轮融资，已经发布SV100系列产品，图形GPU产品研发中。云端推理DSA架构芯片完胜GPU，开始应用于互联网视频处理领域。

摩尔线程

核心技术：3D图形计算和高性能并行计算技术
主要产品：全功能GPU内置3D图形计算核芯、AI训练与推理计算核芯、高性能并行计算核芯、超高清视频编解码计算核芯
关键应用：数字孪生、工业仿真、数字文创、智慧能源、智慧城市、智慧医疗、自动驾驶、机器人、数字人、生物计算等多个数字经济发展的重点领域。
竞争力：已完成A轮20亿融资，拥有完整的设计现代全功能GPU体系结构的软硬件设计团队，已经与数百个生态伙伴建立合作关系，共同推进国产GPU应用软件的联合开发、性能优化和应用创新。

芯瞳半导体

核心技术：业界主流的统一渲染GPU架构，具有高度可扩展的互联结构和计算阵列
主要产品：GenBu01 GPU
关键应用：嵌入式计算机产品、信创办公PC、云游戏
竞争力：满足国产操作系统的 2D 显示和 3D 渲染需求，目前已经与飞腾、龙芯、统信、麒麟、昆仑BIOS等国产生态厂商完成适配。

登临科技

核心技术：GPU+(软件定义的片内异构架构体系)
主要产品：Goldwasser(基于GPU+的创新AI计算加速器)
关键应用：高性能AI计算、智慧城市、智能安防、互联网等领域
竞争力：通过软件定义片内异构体系来打破传统的GPU架构实现，同时采用硬件直接兼容CUDA等主流生态，并极大提高AI计算的计算密度和效率，达到硬件性能和能效的最大化。

联捷科技

核心技术：基于FPGA的高性能图片处理加速技术
主要产品：CTAccel Image Processor (CIP) 加速器
关键应用：云端图片图像和视频处理
竞争力：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。

中科亿海

核心技术：“阵列规模/计算资源用户自定义”编译技术
主要产品：FPGA芯片、嵌入式可编程电路 IP核、亿灵思设计套件eLinx 2.0
关键应用：数据分析、信号处理、图像压缩与恢复、终端控制、信息中转等应用
竞争力：作为中国科学院“可编程逻辑芯片与系统”研究领域的科研与产业化团队，坚持全正向设计技术路线，研制具有高可靠性的嵌入式可编程电路 IP核、可编程逻辑芯片和EDA软件，实现可编程逻辑芯片软硬件的全面自主可控。

易灵思

核心技术：Quantum技术(包括可编程逻辑，路由结构，存储器和乘法器)
主要产品：Trion FPGA、钛金系列FPGA、Efinity IDE
关键应用：视频处理、工控、医疗、移动、物联网、消费电子，以及机器视觉、计算加速、边缘计算与深度学习等。
竞争力：与传统FPGA对比，基于Quantum技术的FPGA对“功耗-性能-面积”(PPA)的优化高达4倍，独特的设计架构可轻松扩展至百万以上逻辑单元(LE)密度。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。

复旦微电

核心技术：嵌入式可编程PSoC技术
主要产品：千万门级FPGA 芯片、亿门级FPGA 芯片、嵌入式可编程器件PSoC
关键应用：5G通信、信号处理、图像处理、工业控制等应用
竞争力：复旦微的青龙系列嵌入式可编程PSoC 产品采用28nm 工艺制程，内嵌大容量自有eFPGA 模块，并配置有APU 和多个AI 加速引擎。

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。

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、昇腾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和国产操作系统的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HDMI2.1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