芯片分类以及国内核心代表厂家(CPU/GPU/MCU/FPGA/TPU/NPU)

旺材芯片 2025-09-26 17:00
概述:这是一个关于芯片分类、主要生产环节、先进程度及国内生产主要核心代表厂家的介绍。芯片产业是一个技术密集、资金密集的庞大生态链,我们可以从不同维度进行了解。
一、按功能分类
芯片分类以及国内核心代表厂家(CPU/GPU/MCU/FPGA/TPU/NPU)图1

二、主要制造过程

芯片分类以及国内核心代表厂家(CPU/GPU/MCU/FPGA/TPU/NPU)图2


-------详细介绍------

 一、芯片的分类(按功能)
1. 逻辑芯片
描述:负责处理数据、执行计算任务的“大脑”,如CPU、GPU、FPGA等。
先进程度最核心的指标是制程工艺(如7nm、5nm、3nm)。制程越小,性能越强,功耗越低。CPU/GPU是先进制程竞赛的主战场。
国内代表厂家:
海思麒麟/昇腾:设计能力世界顶尖,曾推出5nm手机SOC,但生产受限。
兆芯:主打x86架构CPU,用于PC和服务器,工艺相对落后(16nm/28nm)。
飞腾:ARM架构服务器CPU,用于政务、金融等领域。
龙芯:基于自研LoongArch指令集,用于国防、工业控制等关键领域。
寒武纪:专注于AI芯片(NPU)。
安路科技:FPGA厂商。   

2. 存储芯片
描述:用于存储数据和程序的“仓库”,如DRAM、NAND Flash、NOR Flash。
先进程度主要看制程工艺、堆叠层数和接口速度。例如,DRAM的1α nm工艺,NAND Flash的200层以上堆叠技术。
国内代表厂家:
长鑫存储:主要生产DRAM,已量产19nm工艺,正在攻克更先进制程。
长江存储:全球NAND Flash领域重要突破者,首创Xtacking技术,已量产200层以上产品。
兆易创新:全球NOR Flash市场的重要玩家。

3. 模拟芯片

描述:处理连续性的模拟信号(如声音、温度、电流),如电源管理芯片、射频芯片、音频放大器。

进程度不盲目追求制程,更看重可靠性、稳定性、功耗等。工艺多为成熟制程(如28nm及以上),但设计门槛极高。

国内代表厂家:
- 圣邦微电子:国内模拟芯片龙头,产品线广泛。
- 韦尔股份:旗下豪威科技是全球领先的CIS图像传感器供应商。
- 矽力杰:高性能电源管理芯片。
- 卓胜微:射频开关和低噪声放大器领域的龙头。

4. 微控制器

描述:集成CPU、内存、IO的“小电脑”,用于家电、汽车、工业设备的控制核心。
先进程度主要看内核性能(如ARM Cortex-M系列)、集成度、功耗和生态。多采用成熟制程。

国内代表厂家:

兆易创新:国内32位MCU绝对龙头,产品基于ARM Cortex-M内核。
中颖电子:在家电MCU、锂电池管理芯片领域领先。
国民技术:提供通用MCU及安全芯片。

5. 传感器芯片

描述:将物理世界信号(光、运动、压力等)转换为电信号的芯片,如CIS、MEMS传感器。
先进程度追求更高精度、更低功耗、更小尺寸。例如,手机CIS的像素尺寸和图像处理能力。

国内代表厂家:

- 韦尔股份:旗下豪威科技是全球第三大CIS供应商。
- 格科微:中低端CIS市场领先,正在向高端发展。
- 敏芯股份:MEMS传感器厂商。


6. 功率半导体

描述:用于电能转换和控制的芯片,如IGBT、MOSFET、SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)。

先进程度:追求更高耐压、更大电流、更高频率、更低损耗。是新能源汽车、光伏、风电的关键

国内代表厂家:

- 斯达半导:国内IGBT模块龙头。
- 时代电气:深耕轨道交通IGBT,并向汽车、电网领域拓展。
- 华润微:IDM模式的功率半导体企业。
- 三安光电:布局SiC、GaN等第三代半导体。


二、按产业链分:设计、制造、封测

1. IC 设计

描述:负责芯片的功能、电路设计。
先进程度设计能力(如CPU/GPU架构)、采用的制程节点(能否设计7nm/5nm芯片)

国内代表厂家:海思、紫光展锐、兆易创新、韦尔股份、北京君正等。


2. 晶圆制造

描述:将设计好的图纸在硅片上实现出来,技术壁垒最高。

先进程度:核心指标就是量产制程工艺水平。目前全球最先进为3nm,国内最先进为7nm。

国内代表厂家:

- 中芯国际:国内绝对龙头,已量产14nm,传闻有7nm工艺能力,但受设备限制。

- 华虹半导体:专注于特色工艺(如嵌入式存储、功率器件),制程相对成熟但竞争力强。

- 合肥晶合:主要聚焦显示驱动芯片等。


3. 封装测试

描述:将制造好的晶圆切割成芯片,封装成最终产品,并进行测试。
先进程度先进封装技术(如Chiplet、2.5D/3D封装) 是超越摩尔定律、提升芯片性能的关键。

国内代表厂家:

长电科技:全球第三、国内第一,具备各种先进封装技术。
通富微电:在先进封装领域实力强劲,是AMD等重要客户的核心封测厂。
华天科技:规模和技术也位居全球前列


三、国内芯片产业现状总结

  1. 设计业实力最强,百花齐放。在众多细分领域(如手机SOC、CIS、MCU、NOR Flash)都出现了世界级的公司,海思曾达到世界顶尖水平。但高端CPU/GPU、EDA工具等仍是短板。

  2. 制造业最大短板,追赶艰难。中芯国际代表了大陆最高水平,但与台积电、三星有2-3代的差距(约5-8年)。核心瓶颈在于无法获得最先进的光刻机(EUV),受到“瓦森纳协定”等外部限制。

  3. 封测业与国际水平最接近。全球前十中有三家中国大陆企业,在先进封装领域也在积极布局,是产业链中竞争力最强的环节。

  4. 设备和材料高度依赖进口,国产化急迫。光刻机、刻蚀机、离子注入机等高端设备,以及光刻胶、硅片等材料,仍主要被美国、日本、欧洲公司垄断。但中微公司的刻蚀机、北方华创的多种设备、上海微电子的光刻机(90nm)等正在努力突破。


总而言之,中国芯片产业呈现出“设计强、封测跟得上、制造和设备材料被卡脖子”的格局。 在“国产替代”的大背景下,整个产业链,尤其是在成熟制程和相关设备材料领域,正在加速发展,但攻克最先进的逻辑芯片制造技术,依然任重而道远。


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