中国35家CPU/GPU/FPGA芯片厂商调研报告
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2023-02-04 07:56
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，本文在原来数字芯片报告的基础上，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》。
下载链接：
1、寒武纪Caffe用户手册.pdf
2、寒武纪PyTorch用户手册.pdf
3、寒武纪TensorFlow融合模式用户手册.pdf
4、寒武纪TensorFlow用户手册.pdf
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：
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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：
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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
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