芯片,是最近一直牽動著中國科技行業的核心技術,5G,將是引領世界科技未來十年以上發展的基礎通信技術,中國更是將其納入了未來十年50萬億新基建的七大板塊之一。自然,5G芯片的行業發展及技術將會是未來十年以上通信時代和基礎設施建設的重點。
相比于4G,5G的業務場景進一步擴大,更具有大帶寬、低延時、廣聯接的特性,芯片作為推動5G產業發展的關鍵,須提供更高標準的功能和性能。以5G基站為例,龐大的需求對芯片集成度、性能、功耗、靈活性提出更高要求。
5G時代通道數有8倍提升,處理的單載波帶寬10倍提升,流數處理能力基本要求5倍甚至20倍的提升,所以需要更強悍的帶寬性能;隨著數據處理量大幅增加,AAU等的自然散熱能力需得到保證,故而功耗必須得到控制;再者,由于5G協議實際上是在不停演進的,芯片設計的靈活性必須適應演進。
5G的眾多需求,也給芯片設計商帶來了顛覆性的新挑戰以及新機會。
芯片設計必須在處理器、存儲、接口等各方面,同時實現高性能、低功耗、超大規模、高集成度。
處理器方面,由于算力提升高達20倍,5G對于CPU/DSP的要求前所未有提高,甚至一些加速器都要到達1T/2T工作頻率;存儲方面,高帶寬衍生了對DDR等外存帶寬需求的大幅提升,單靠增加DDR個數根本無法滿足海量鏈接需求,因此亟需HBM等新技術突破;接口方面,5G時代對外接口達到數T,接口技術必須由原來的10G/25G,向50G/112G演進。
有專家稱,隨著5G時代對智能與互聯的更廣泛應用,預計包括FPGA、GPU、ASIC在內的各類芯片產品將在2021年達到200億美元市場規模。
據全球移動通信協會報告顯示,到2025年,全球5G用戶規模預計達13.6億,其中中國用戶總量4.54億,全球居首;中國因為有著龐大的用戶和市場需求,在推進新興產業或技術具有較大優勢。因此,對國產芯片而言,在5G產業鏈市場占據一席之地,將成為實現國產自主可控的重要窗口。
盡管目前中國半導體自給率僅為10%多一點,但智能手機和面向新一代通信網絡5G設備,占據了全球市場較高份額,其他物聯網、云計算、人工智能等相關應用領域也涌現越來越多本土企業。
在5G時代,無數新應用、新產品催生無數新需求,這些需求發展迅速且更加個性化,要求芯片提供商要實現更高效、低成本、低功耗、高性能關鍵技術,以更快的速度推動新產品上市。通過上下游產業鏈加強交流、資源互補、融合發展,實現關鍵領域國產技術的領先突破。
事實上,目前在5G芯片迫切需要的高帶寬存儲、高速接口、處理器等技術,國內一些企業已經取得了長足進步,可與國外廠商比肩同步,甚至在一些細分領域實現趕超。例如本土IP企業——芯動科技(INNOSILICON)早在2018年就研發成功了全球首款GDDR6 IP并量產內存芯片,在2020年又推出了適應新要求的Chiplet標準高性能計算平臺(NPU/GPU/CPU),并透露即將推出國際性能標準的圖形處理器GPU技術,有望打破NVIDIA/AMD壟斷國內GPU市場的局面。這對技術突破任務艱巨的國產芯片而言可謂是重磅利好,通過采用芯動科技這類國產IP和一站式定制服務,芯片企業有望加快技術突破和產品落地,牢牢把握5G帶來的無限機遇。
5G場景與行業應用的交叉分析全景圖
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