依照集成電路的屬性，芯片可分為模擬、數字和混合信號集成電路。
其中數字集成電路使用二進制，處理1和0離散數字信號，可以包含從幾千到百萬的邏輯門、觸發器和其他計算單元。
數字芯片主要包括高性能微處理器（MPU或CPU）、微控制器(MCU)、數字信號處理器（DSP）、圖形處理器（GPU），以及FPGA、存儲器和其它數字邏輯IC。
在中低端MCU市場，中國IC設計企業已經占據一定的份額和地位，并借助“國產替代”的東風獲得了快速發展。而在新興的AI芯片市場，中國本土廠商在融資和技術發展方面與美國的同類廠商差距也不太大。
但是，在中高端CPU、GPU、DSP和FPGA等復雜的高性能數字芯片領域，中國本土IC設計廠商還剛剛起步，在技術實力和行業應用方面離國際巨頭還相距甚遠。
一、國產CPU的發展現狀
中國自2000年開始啟動CPU設計項目，至今已有20年發展歷史，催生了以中科龍芯、天津飛騰、 海光信息、申威、上海兆芯和華為海思（鯤鵬）等為代表的國產CPU。
國產CPU產品的性能逐年提高，應用領域不斷擴展，使中國長期以來無“芯”可用的局面得到了極大扭轉，為構建安全、自主、可控的國產化計算平臺奠定了基礎。當前， 國產CPU廠家主要有以下六家。
表1：國產六大CPU廠商及其架構和技術對比（來源：國金證券）
從處理器架構來看，國產CPU架構大體分為三類：
1、以龍芯為代表的MIPS 指令集架構和以申威為代表的 Alpha 架構。申威已基本實現完全自主可控（申威64已經完全形成了自己的架構），龍芯部分關鍵技術需付專利費。
2、以天津飛騰和華為鯤鵬為代表的ARM 指令集授權架構。ARM主要有三種授權等級：使用層級授權、內核層級授權和架構指令集層級授權，其中指令集層級授權等級最高，企業可以對ARM 指令集進行改造以實現自行設計處理器。已經獲得ARM V8永久授權的海思、飛騰等廠家憑借自身的研發能力， 亦有可能發展出一套自己的指令集架構。
3、以海光、兆芯為代表的X86授權架構（僅內核層級的授權），未來擴充指令集形成自主可控指令集難度較大。因此，在自主可控程度上，申威和龍芯相對較強，而海光和兆芯則相對較弱。如果鯤鵬和飛騰基于ARM V8發展出自己的指令集，創新可信程度則可以顯著提升 。同時，在未來ARM V9、V10 等新架構拿不到授權的情況下，依然可以維持先進性。
二、30家國產數字芯片廠商調研
我們對中國本土的數字芯片設計公司進行了第一手調查和網絡匯編整理，從眾多公司中挑選30家（已經在MCU和AI芯片報告中收錄的不包括在內），分別從核心技術、主要產品、應用方案和目標市場等多個維度進行了分析。
三、30家國產數字芯片廠商基本信息統計
本報告對如下類別的數字芯片及國產廠商進行了調研分析。
國產CPU廠商：龍芯、飛騰、兆芯、海光、申威、華為鯤鵬
手機/平板應用處理器：華為麒麟、紫光展銳、瑞芯微、全志科技、北京君正
國產GPU/DSP廠商：景嘉微、天數智芯、芯動科技
國產邏輯/FPGA廠商：高云、上海安路、紫光國微、京微齊力、智多晶微電子、成都華微電子、遨格芯微電子（AGM）
國產音視頻處理器廠商：晶晨半導體、國科微、中星微電子
國產存儲控制芯片廠商：瀾起科技，得一微電子
國產Fabless存儲廠商：兆易創新、東芯、芯天下、聚辰、恒爍半導體
注：本報告不包含國產存儲器IDM廠商，比如合肥長鑫、長江存儲、武漢新芯、西安紫光國芯半導體等。
表2：國產數字芯片廠商基本信息一覽表。
四、國產數字芯片廠商詳細信息
下面我們將從核心技術、主要產品、目標市場和應用方案等方面對這30家公司逐一展示。
1、中科龍芯
核心技術：MIPS授權架構的CPU及生態圈、跨指令兼容的二進制翻譯技術。
主要產品：面向行業應用的“龍芯1號”小CPU；面向工控和終端類應用的“龍芯2號”中CPU；以及面向桌面與服務器類應用的“龍芯3號”大CPU。
應用領域：網絡安全、辦公與信息化、工控及物聯網等領域，并在政府、能源、金融、交通、教育等行業領域取得了廣泛應用。
2、天津飛騰
核心技術：自研ARMv8架構處理器、片上并行系統（PSoC）體系結構。
主要產品：高性能服務器CPU（騰云S系列）；高效能桌面CPU（騰銳D系列）；高端嵌入式CPU（騰瓏E系列）三大系列。
應用領域：國內政務辦公、裝備制造、云計算、大數據以及金融、能源和軌道交通等行業信息系統領域。
3、海光信息
核心技術：AMD授權X86指令集架構、“禪定”x86 CPU
主要產品：7000系列、5000系列和3000系列處理器。
應用領域：政府機構和商業服務器應用。
4、兆芯
核心技術: CPU、GPU、芯片組核心技術。
主要產品：“開先”、“開勝”兩大CPU系列。
應用領域: 黨政辦公、金融、教育、醫療、交通、網絡安全、能源等行業。
5、申威
核心技術：申威64自主可控架構
主要產品：SW1600/SW1610 CPU。
應用領域: 黨政、軍事、超算、服務器和桌面電腦。
6、華為海思
核心技術：ARM v8架構授權、達芬奇架構NPU
主要產品：鯤鵬920、麒麟系列應用處理器、昇騰AI芯片。
應用領域：服務器、手機、智能終端。
7、紫光展銳
核心技術：5G通信、AI平臺
主要產品：虎賁T7520/T7510/T710系列手機應用處理器、W517/307系列智能可穿戴處理器、春藤系列物聯網芯片。
應用方案：5G、AIoT、智能語音、智能穿戴、平板電腦、工業互聯網
目標市場：手機、可穿戴設備、工業物聯網、汽車電子、功率電子。
8、瑞芯微
核心技術：ARM內核高性能應用處理器、智能語音
主要產品：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。
應用方案：平板電腦、流媒體應用、商業及工業應用、家居應用、智聯網應用、視覺應用、車載應用。
目標市場：智能硬件、手機周邊、平板電腦、電視機頂盒、工控等多個領域。
9、北京君正
核心技術：XBurst 系列 CPU Core (基于MIPS 指令集)、Helix/ Radix系列 VPU、Tiziano圖像處理器、君正AIE 算力引擎、ISSI存儲技術
主要產品：X2000、X1000/E、X1520、X1500、X1021系列微處理器；T40、T31、T21、T30、T20系列智能視頻處理器；ISSI/Lumissil存儲器。
應用方案：智能音頻、圖像識別、智能家電、智能家居、智能辦公、智能視頻。
目標市場：生物識別、教育電子、多媒體播放器、電子書、平板電腦、AIoT等領域，以及計算和通信存儲市場。
10、全志科技
核心技術：智能應用處理器SoC、超高清視頻編解碼、高性能CPU/GPU/AI多核整合；
主要產品：A系列平板電腦應用處理器、F系列多媒體處理器、H系列機頂盒OTT處理器、R系列智能語音芯片、T系列車規級駕艙信息娛樂處理器、V系列視頻編解碼處理器、MR系列處理器。
應用方案：智能硬件、消費電子、工業控制、家庭娛樂、車聯網方案；
目標市場：智能硬件、平板電腦、智能家電、車聯網、機器人、虛擬現實、網絡機頂盒，以及電源、無線通信模組、智能物聯網等多個產品領域。
11、景嘉微
核心技術：支持國產CPU和國產操作系統的GPU
主要產品：JM5400、JM7200/7201 圖形處理器
應用市場：筆記本電腦、一體機、移動工作站、刀片式主板等桌面辦公和工業控制領域。
12、天數智芯
核心技術：全自研通用計算GPGPU
主要產品：7納米GPGPU高端自研云端訓練芯片
目標市場：計算機視覺、智能語音、智能推薦等AI領域；HPC通用計算。
13、芯動科技
核心技術：GDDR6高帶寬顯存技術、4K/8K顯示的HDMI2.1技術、國產自主標準的INNOLINK Chiplet和HBM2E高性能計算平臺技術
主要產品：智能渲染GPU圖形處理器；高速32Gbps SerDes Memory ；高性能計算/高帶寬儲存/加密計算/AI云計算/低功耗IoT等芯片。
應用市場：高性能計算/多媒體&汽車電子/IoT物聯網等領域；信創桌面渲染、5G數據中心、云游戲、云辦公、云教育等主流新基建領域。
14、高云半導體
核心技術：GoAI機器學習平臺、藍牙FPGA系統級芯片
主要產品：晨熙家族GW2A系列 FPGA、小蜜蜂家族GW1N系列SoC
應用市場：通訊、工業控制、LED顯示、汽車電子、消費電子、AI、數據中心。
15、上海安路
核心技術：全流程TD軟件系統
主要產品：高端PHOENIX（鳳凰）、中端EAGLE（獵鷹）、低端ELF（精靈）系列FPGA。
應用方案：LED顯示屏、工業自動化、通信控制、MIPI和TCON顯示等。
16、紫光國微
核心技術：Pango Design Suite FPGA開發軟件技術、嵌入式FLASH、高安全加密、內嵌ECC。
主要產品：Titan系列FPGA、Logos系列FPGA、Compact系列CPLD；智能卡和智能終端安全芯片；半導體功率器件；超穩晶體頻率器件；5G超級SIM卡。
應用方案：移動通信、金融支付、數字政務、公共事業、物聯網與智慧生活、智能汽車、電子設備、電力與電源管理、人工智能。
目標市場：金融、電信、政務、汽車、工業互聯、物聯網等領域。
17、京微齊力
核心技術：AiPGA芯片（AI in FPGA）、異構計算HPA芯片（Heterogeneous Programmable Accelerator）、嵌入式可編程eFPGA IP核、FX伏羲EDA軟件
主要產品：HME-R、HME-M、HME-P、HME-H系列FPGA
應用方案：工業控制、醫療電子、消費類電子、廣播&通信、汽車電子、計算機與存儲、嵌入式應用、人工智能。
目標市場：云端服務器、消費類智能終端以及國家通信/工業/醫療等核心基礎設施。
18、智多晶
核心技術：FPGA開發軟件“HqFpga”、 自主研發的FPGA架構
主要產品：Seagull 1000系列 CPLD、Sealion 2000 系列FPGA、Seal 5000 系列 FPGA
目標市場：LED驅動、視頻監控、圖像處理、工業控制、4G/5G通信網絡、數據中心等。
19、成都華微電子
核心技術：可編程邏輯器件CPLD、FPGA硬件設計平臺、可編程邏輯器件綜合、映射及編程算法軟件技術。
主要產品：數字模擬混合信號芯片、可編程邏輯器件、ADC/DAC、模擬電路及接口電路系列產品
應用市場：工業控制、通信和安防等。
20、遨格芯
核心技術：可編程SoC、異構（MCU）邊緣計算
主要產品：CPLD、FPGA、MCU-SoC、AI ASIC、MCU。
目標市場：消費電子、工業和AIoT。
21、晶晨半導體
核心技術：超高清多媒體編解碼和顯示處理、人工智能、內容安全保護、系統IP等核心軟硬件技術
主要產品：多媒體SoC芯片
應用方案：IP/OTT/DVB機頂盒方案、智能電視、智能影像、智能家居、智能商顯。
目標市場：智能機頂盒、智能電視和AI音視頻系統終端等，以及IPC等消費類安防市場、車載娛樂、輔助駕駛等汽車電子市場。
22、國科微
核心技術：全自主固態硬盤控制芯片、無線數據通信核心技術、AVS2超高清智能4K解碼芯片
主要產品：直播衛星高清芯片、智能4K解碼芯片、H.264/H.265高清安防芯片、高端固態存儲主控芯片、北斗導航定位芯片。
應用方案：智能機頂盒、智能監控、存儲控制、物聯網
目標市場：衛星廣播、無線通信、存儲和信息安全、物聯網應用領域。
23、中星微電子
核心技術： 組織制定安全防范視頻安全數字音視頻編解碼（SVAC）國家標準、結構化的視頻碼流、“數據驅動并行計算”架構
主要產品：“星光”數字多媒體芯片、 集成神經網絡處理器（NPU）的SVAC視頻編解碼SoC、SVAC視頻安全攝像頭芯片、H.264 解壓縮芯片、PC攝像頭芯片
目標市場：信息安全、圖像編碼視頻安全領域。
24、瀾起科技
核心技術：高性能DDR內存緩沖控制器、動態安全監控技術(DSC)、異構計算與互聯技術
主要產品：DDR2-DDR5系列內存接口芯片、PCIe Retimer芯片、服務器CPU
目標市場：云計算、服務器、存儲設備及硬件加速器等應用領域。
25、兆易創新
核心技術：國產SPI NAND Flash工藝技術、基于Armv8-M架構的Cortex-M33內核高性能微處理器
主要產品：NOR Flash、NAND Flash、GD32系列MCU
應用方案：GD25/GD55 B/T/X系列大容量高性能SPI NOR Flash、車載數字組合儀表解決方案、GSL7001光學指紋識別方案
目標市場：工業、汽車、計算、消費類電子、物聯網、移動應用以及網絡和電信行業。
26、東芯半導體
核心技術：NAND/NOR/DRAM/MCP設計工藝技術
主要產品：中小容量NAND Flash、NOR Flash、DRAM芯片
目標市場：工業控制、通訊網絡、消費電子、移動設備、物聯網。
27、芯天下
核心技術：成熟閃存及新型存儲技術
主要產品：SPI NOR Flash, NOR MCP, SPI NAND Flash, SD NAND Flash, NAND MCP等。
目標市場：物聯網，顯示與觸控，通信，消費電子，工業等領域。
28、聚辰半導體
核心技術：串行EEPROM、邏輯加密卡、零漂移軌到軌輸入輸出運放
主要產品：EEPROM、智能卡芯片
目標市場：智能手機、液晶面板、藍牙模塊、通訊、計算機及周邊、醫療儀器、白色家電、汽車電子、工業控制等眾多領域。
29、恒爍半導體
核心技術：基于NOR Flash的存算一體架構；50nm制程的NOR Flash存儲
主要產品：SPI NOR flash存儲器；基于NOR flash的存算一體CIM AI加速芯片; 基于ARM Cortex的32位MCU
目標市場：可穿戴設備、智能音響、安防監控、物聯網IoT、泛在電力物聯網、汽車電子、消費電子及工業等領域。
30、得一微電子
核心技術：固態存儲控制芯片
主要產品：PCIe SSD主控芯片、SATA SSD主控芯片、eMMC 5.1主控芯片、SPI NAND主控芯片、USB主控芯片
目標市場：通用計算和存儲市場，覆蓋消費級、企業級、工業級、汽車級應用。
五、結語
隨著國家對網絡信息安全和特定領域計算的國產化要求加強，對自主可控的計算需求提高，國產CPU和視頻處理器廠商將迎來快速增長的大好機遇；面向消費電子、智能家居、商業和工業控制領域的應用處理器和通用微處理器將面臨更加激烈的競爭；以中低端FPGA為主要目標市場的國產FPGA廠商也必須在各自的細分領域找到立足和發展之路；對國產FLASH存儲器廠商來說，以成熟產品和工藝技術在廣泛的細分市場精耕細作，也將有不錯的發展機會。
