中国自主研制的芯片怎么样？

从2015年到2016年，中国芯片设计企业总数从736家一下猛增到1362家。2017年，国内芯片设计企业总数达1380家，在全球中占有的比率为14.5%。而众所周知的是，芯片设计行业本身有个最大的特点，就是知识和智力密集型行业。1380家芯片设计企业中，年收入超过1亿美元的企业只占2%到3%间，年收入在1亿元人民币以上的企业才近200家。换言之，后面将有相当多的芯片设计企业会被市场淘汰出局，或者被其他企业并购。实际上，在某些业者们看来，中国芯片设计企业总数已经够多了。

2017年，中国从国外进口芯片总额2601亿美元，再创有史以来的新高，进出口逆差1932.6亿美元。其中，处理器和存储器在中国芯片进口总额中占比最大，尤其存储器占比高至33%。同样在2017年，中国芯片设计行业销售总额2073亿元人民币，全球芯片设计行业销售总值是4000亿美元，中国芯片设计行业产值在全球中占比仅7.61%。在更早的2011年，中国芯片设计行业产值在全球中占比3%。

存储器，主要包括DRAM内存、NAND闪存、NOR闪存。目前，国内芯片企业尚难以研发并制造出与国际一流水平相媲美的标准型存储器，主要可研发和生产利基型存储器。好消息是，从长江存储、合肥长鑫、福建晋华三大存储芯片研发和制造基地各自的进展来看，未来中国存储芯片的自给率会不断提高，中国存储器厂商有机会在全球市场中成长为重要的参与者。

数字电路方面，在通用处理器芯片行业，中国企业已经进入了世界主流玩家的行列中，特别是在5G技术的研发和应用上，中国企业已经处在世界第一梯队。比如，华为旗下的海思半导体。而在自主架构方面，中国企业的产出依然是空白。这里需要特别指出的是，虽然龙芯等国内少数厂商涉足到了自主架构的研发，但龙芯在现阶段的重点方向在中国军工，而并没有进入到消费市场。

模拟电路方面，现今国内芯片厂商的营收规模普遍偏小，与国际上一流大厂比较的话，有着非常大的差距。中国模拟电路的自给率不仅较低、产品线的丰富度也较低。不过，据业者分析，全球模拟集成电路厂商主要是以IDM形式存在，而中国模拟电路设计企业却以Fabless为主；模拟电路产业更多地依靠企业自身在技术和工艺上的积累，该行业的技术壁垒比较高。

另据机构公布的统计数据，2017年，中国指纹识别厂商在全球占得45%的市场份额，预计2018年该占比还会进一步提升。即在全球指纹识别市场，中国厂商不仅有着较大的市场份额，在技术上也达到了国际一流水准；在全球MEMS传感器市场，对中、高阶MEMS传感器，中国基本得从国外进口。在全球射频器件市场，中国对该类产品主要依赖进口。随着5G的到来，国内企业与国外一流同行相比，差距或将进一步拉大。

中国芯片设计行业的未来，主要得靠自主研发以获得进步。中国并不差钱，所缺的是技术。前面已经说到，芯片设计业是知识和智力密集型行业，那么中国要自主研制出世界一流或者全球领先的芯片，需要培养和吸收更多的人才，厚积薄发，从而积累更多的自主知识产权，最终实现从量的积累到质的飞跃。

目前我国的芯片产业已经取得了一些成绩，华为的麒麟970芯片从高通的垄断成功突围，「中国芯之父」邓中翰研发的「星光智能一号」占领了全球计算机图像输入芯片市场60%以上的份额，紫光和海思跻身全球前十大芯片设计企业行列等等。

但芯片行业是一个巨大的产业，中国目前还只是做到了单点突破，还没有全面开花！「中国芯」想要真正逆袭，依然面临诸多挑战，一个是技术差距，另一个是制作水平的薄弱。

中国一直以来的思路是以市场换技术，用全球化采购实现解决问题更廉价的方案，但这样的方便也使得我们对某些外部技术逐渐产生了依赖。现在美国抄了我们的后路，只能倒逼中国芯片行业走自主研发的路子。

中国人不是搞不出高科技，中国天眼、墨子号、北斗系统、太湖神威超算、蛟龙号、高铁等等都是中国人在过去几十年里逐渐从学习到创新发展出来的领先技术。这几年中国的科研实力已经开始井喷式的发展，芯片的确是我们的短板，但不是不能解决的问题，中国人想搞什么，通常是能够做到的！

实际上中国自主的芯片早就存在了 只是没有被重视 导致发展缓慢而已 如果美国真的一直禁止给中兴 那么中兴会想办法转向国内的芯片了 国内的芯片随着这次芯片冲破，势必会在技术和数量上更上一层楼的。中国芯片加油！

8月1日，清华大学研制出的一款自行车登上了最新一期全球顶尖期刊《自然》杂志（Nature）的封面！

跟数据君先来看看，自行车“成精”后的样子。

自我平衡↓↓

绕开障碍物↓↓

S型路线↓↓

向左转↓↓

这辆无人自行车可实时感知周围环境。它可以在跟随前方试验人员的同时自动进行避障操作。装上芯片后，自行车可以根据语音指令、视觉感知的反馈产生实时信号，从而对电机进行控制，以达到保持平衡，改变行进状态。

自行车为什么这么“听话”？吃了“仙丹”？别说，还真是。而且清华大学科学家研制的“仙丹”还是中国制造、全球首款。

科学家团队在自行车里内部装了一款名叫“天机”（Tianjic）的人工通用智能芯片。

这是一款中国自主研制的芯片，更是全球首款异构融合类脑芯片。

8月1日，这款由清华大学类脑计算研究中心施路平教授带领团队研制出的芯片，登上了最新一期全球顶尖期刊《自然》杂志（Nature）的封面！

据悉，凭借这项研究，施路平团队实现了中国在芯片和人工智能两大领域Nature杂志论文零的突破。

Nature封面文章 | 中国团队的“天机芯”架起了通用人工智能领域机器学习和神经科学的桥梁

该研究团队的领导者是清华大学精密仪器系教授、类脑计算中心主任施路平，成员来自清华大学、北京灵汐科技、北京师范大学、新加坡理工大学和加州大学圣塔芭芭拉分校等科研机构。

七年，磨出一颗中国“芯”

历时7年，施路平教授带领的团队，“打磨”出了中国人自己的通用人工智能（AGI）芯片——“天机芯”。

“天机芯”作为一款新型计算机芯片，可用于实时物体检测、跟踪、语音识别、避障和平衡控制，是世界首款异构融合类脑芯片，也是世界上第一个既可支持脉冲神经网络又可支持人工神经网路的人工智能芯片。

（施路平团队发表的论文：《面向通用人工智能的混合天机芯片架构）

据Nature报道，当前，人工智能芯片发展有两大主流方向，一种是以神经科学为基础，试图建构模拟大脑的电路；另一种以计算机科学为基础，通过计算机来执行机器学习算法。

然而，由于算法和模型的差别，当前人工智能芯片均只支持人工神经网络或脉冲神经网络，难以发挥计算机和神经科学两个领域的交叉优势。

但“天机芯”与以往的研究不同。

施路平教授表示，“我们做的是类脑（研究），是借鉴脑科学的基本原理，凝练出一些指导计算架构发展的新规律。”

在此基础上，该团队提出了符合脑科学基本规律的新型类脑计算架构——异构融合的天机类脑计算芯片架构，可通过资源复用，只需3%的额外面积开销即可同时运行计算机科学和神经科学导向的绝大多数神经网络模型，支持异构网络的混合建模，形成时空域协调调度系统，发挥它们各自的优势，既能降低能耗，提高速度，又能保持高准确度

也就是说，“天机芯”能将两种运作方式集合在一个混合平台中。它具有有多个功能核心，可轻松实现重新配置，使其能同时运行机器学习算法和大多数神经网络模型。

（“天机芯”的设计）

“这只是非常初步的一个研究，但这项研究或能为面向人工通用智能计算平台的进一步发展起到促进作用。”施路平表示。

据一家专注于人工智能的网站Synced Review报道，“天机芯”关键创新之处在于其统一的功能核（FCore）。该功能核结合了人造神经网络和生物网络的基本构建基块——轴突、突触、树突和胞体。

“天机芯”采用28纳米工艺制程打造，由156个功能核组成，包含约4万个神经元和1千万个突触，其大小为3.8×3.8平方毫米。

研究团队还展示了“天机芯” 与GPU相比较的优越性：“天机芯”的吞吐量比GPU高1.6-100倍，能效提高12-10000倍。

（“天机芯”和测试板）

自行车虽小，“五脏”俱全

Nature在对该研究的介绍中肯定了“天机芯”应用于无人驾驶自行车的试验。

研究人员将芯片安装到无人自行车，来证明该芯片的强大功能和潜力。这款无人自行车能自我平衡，具有声控功能，可探测并避开障碍物。这都是“天机”芯片能同时处理多种算法和模型的强大功能。

Synced Review报道称，这款搭载“天机芯”的无人自行车系统，还装备了IMU传感器、摄像头、转向电机、驱动电机、调速电机和电池等，使其能执行实时目标探测、跟踪、语音命令识别、过障、自动避障、自平衡和自主决策等行为。

（无人自行车设计）

研究团队开发了多种神经网络来完成每项任务。这些模型经过预先训练并编程到“天机芯”上，“天机芯”可并行处理这些模型，实现多种模型之间的无缝片上通信。

施路平认为，人工通用智能芯片能够成功，多学科深度融合才是关键。

研究团队介绍，他们希望“天机芯”可被用于无人驾驶汽车和智能机器人上。他们已经开始投入第二代芯片的研究，研发阶段预计会在明年初结束。

加油！中国芯！

目前我国的芯片产业已经取得了一些成绩，华为的麒麟970芯片从高通的垄断成功突围，「中国芯之父」邓中翰研发的「星光智能一号」占领了全球计算机图像输入芯片市场60%以上的份额，紫光和海思跻身全球前十大芯片设计企业行列等等。但芯片行业是一个巨大的产业，中国目前还只是做到了单点突破，还没有全面开花！「中国芯」想要真正逆袭，依然面临诸多挑战，一个是技术差距，另一个是制作水平的薄弱。

中国自主的芯片早就存在了 只是没有被重视 导致发展缓慢而已 如果美国真的一直禁止给中兴 那么中兴会想办法转向国内的芯片了 国内的芯片随着这次芯片冲破，势必会在技术和数量上更上一层楼的。中国一直以来的思路是以市场换技术，用全球化采购实现解决问题更廉价的方案，但这样的方便也使得我们对某些外部技术逐渐产生了依赖。现在美国抄了我们的后路，只能倒逼中国芯片行业走自主研发的路子。

中国人不是搞不出高科技，中国天眼、墨子号、北斗系统、太湖神威超算、蛟龙号、高铁等等都是中国人在过去几十年里逐渐从学习到创新发展出来的领先技术。这几年中国的科研实力已经开始井喷式的发展，芯片的确是我们的短板，但不是不能解决的问题，中国人想搞什么，通常是能够做到的！

中国芯片设计行业的未来，主要得靠自主研发以获得进步。中国并不差钱，所缺的是技术。前面已经说到，芯片设计业是知识和智力密集型行业，那么中国要自主研制出世界一流或者全球领先的芯片，需要培养和吸收更多的人才，厚积薄发，从而积累更多的自主知识产权，最终实现从量的积累到质的飞跃。

传统的硅晶圆芯片我们已经落后很多，硅基芯片发展到5nm已经接近摩尔定律的极限，更近一步需要新的半导体材料来突破这个极限 。5月26日我国北京元芯碳基集成电路研究院宣布，经过不断的研究与实践，终于突破碳基半导体材料制备的瓶颈，解决了材料的纯度、密度以及面积等长期困扰的问题。

什么是碳基材料？目前芯片主要材料是硅基材料集成电路，且长期被国外厂家垄断，中国每年进口芯片的花费堪比进口石油的花费。相比于硅基材料，碳基材料的优势在于成本更低、功耗更小，效率更高。

以后用我国最新的碳基技术制造的芯片，处理数据更快，能节省30%的功耗，不仅在手机芯片领域，还能在国防科技、卫星导航、气象监测、人工智能、医疗器械等多重领域给予支持。

用碳基晶体管制造的芯片有望在手机上和5G基站中使用。目前碳基晶体管技术已经率先在该领域实现技术突破，不仅解决了碳基半导体材料的制备技术，而且解决了新型半导体芯片的制造技术，有可能不再依赖ASML的EUV光刻机就能制造出先进的芯片。中国科学家在该领域的突破，从芯片的制造源头对美国芯片技术和设备进行了颠覆，而且正在和华为等国内厂商进行技术对接。

这项技术的突破，对于我们在碳基芯片制造方面实现弯道超车具有重大意义，我们是落后西方芯片制造不少，只要我们努力去做，没有做不到的。伟人讲过，世上无难事，只要肯登攀！