根據中國半導體行業協會統計，2017年中國集成電路產業（包括芯片）銷售額達到5411.3億元，同比增長24.8%。其中，集成電路製造業增速最快，2017年同比增長28.5%，銷售額達到1448.1億元。設計業和製造業繼續保持快速增長，增速分別為26.1%和20.8%，銷售額分別為2073.5億元和1889.7億元。來自海關總署的數據顯示，2017年中國出口集成電路2043.5億塊，同比增長13.1%；出口金額為668.8億美元，同比增長9.8%。由此可見，中國芯片產業發展迅速，尤其是代表芯片產業發展水平的設計、製造等方面，但其中也不乏短板和挑戰。
芯片設計進展迅速 亟待向高端突破
IC設計涉及硬件、軟件兩方面的專業知識。硬件包括數字邏輯電路的原理和應用、模擬電路、高頻電路等。軟件包括基礎的數字邏輯描述語言，如VHDL、微機彙編語言及C語言。說簡單一點，它不但要設計芯片的身體，還要初步賦予其靈魂。由此可見，在整個芯片製造領域，IC設計無疑站在制高點的位置，由此產生世界級巨頭，如英特爾、高通、三星、德州儀器、西門子等。大家都知道，在PC機的時代，英特爾和AMD壟斷了PC的芯片市場。在PC領域無法和美國競爭，中國芯片產業卻意外從電信產業發展中受益，由於中國（巨龍、大唐、中興、華為）在電信產業的崛起，中國逐漸開始實現了通信設備製造的自主化，通信設備製造產業的崛起，卻意外地給中國帶來了一個沒有料到的結局，那就是中國的芯片產業開始伴隨著中國通信產業崛起而萌芽。
華為的海思、中興微電子、大唐都成為中國最大的芯片廠家之一。到了手機和平板電腦時代，由於中國本土手機廠家和平板電腦廠家的崛起，中國的展訊、全志、瑞芯微等公司也獲得了發展機會。
據IC insight的報告，全球純芯片設計公司50強，2009年中國只有一家，也是中國第一家闖入世界50強的是華為旗下的海思公司，2016年增長到了11家，包括海思、紫光展銳、中興、大唐、南瑞、華大、銳迪科、ISSI、瑞芯微（Rockchip）、全志（All winner）、瀾起科技（Montage）。可以看到前面九名，海思，中興，大唐都是電信產業出生，南瑞是為智能電網提供芯片，全志、瑞芯微、展銳等為手機，平板電腦等提供芯片。
2016年，中國已經有了160家芯片設計企業銷售額超過了1億元人民幣，可以說芯片設計正在中國全面開花。中國最大的兩家芯片設計公司海思和紫光展銳都已經躋身世界前十，2015年海思是世界第六，紫光展銳是世界第十，而且在前十名裡面，海思和紫光展銳增長速度最快。
2017年，一份由半導體協會和工信部中國電子信息產業發展研究院公佈的2017年國內十大集成電路設計/製造行業的最新排名報告顯示，在國內前十大集成電路設計企業當中，華為海思半導體以361億元銷售額排名第一，紫光展銳以110億元排名第二，中興微電子以76億元排名第三。隨後的還有華大半導體、智芯微電子、匯頂科技、士蘭微電子、敦泰科技（深圳）有限公司、格科微電子和中星微電子。
雖然中國內地在設計端部分芯片產品有明顯突破，但目前IP核仍依賴ARM等國際龍頭，設計端使用的EDA工具完全靠Synopsys、Cadence、Mentor等廠商提供授權。
此外，我國芯片設計企業的主流產品仍集中在中低端，尚未全面進入國際主戰場。除了在通信領域有了比較重要的突破外，在CPU、存儲器、可編程邏輯陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)等大宗戰略產品領域的建樹不多。雖然在“核高基”等國家科技計劃大力支持下，上海兆芯研發的桌面CPU和“龍芯”系列CPU在特定領域實現批量應用，但受制於知識產權、加工能力和基礎設計能力的不足，我國企業還未能在上述領域進入規模化量產，更談不上全面參與市場競爭。
製造是最大短板 機會猶存
幾十年來，全球的半導體產業一直痴迷於晶體管的小型化。上一次提出新的方法是在2009年，也就是我們所熟知的FinFET。2012年，FinFET工藝的第一次量產，在之後的數年之內推動了22納米、14納米和10納米工藝的出現。
技術的進步直接改變著各大集成電路製造企業的競爭格局。半導體芯片龍頭英特爾技術上還在堅守14納米工藝，英特爾在其上半年召開的“技術與製造日”上表示，其14納米技術具有高功能密度，要優於競爭對手，製造成本要比對手低30%，且將採取措施確保在性能和成本方面遠遠領先於三星等。公開資料顯示，半導體芯片龍頭英特爾佔據PC市場處理器約八成的市場份額，在服務器芯片市場佔據超過九成的市場份額，其在PC和服務器芯片市場依然擁有不可撼動的市場地位。
而作為後起之秀的三星，在閃存市場、手機芯片等戰場上不斷尋求突破。三星研發的第一代10納米芯片已應用於其今年發佈的GalaxyS8中，高通驍龍835芯片也由三星現有的10納米工廠製造。近幾年PC市場的發展出現了停滯跡象，這種停滯給英特爾帶來了打擊，與此同時受到市場不斷增加的對手機芯片和閃存需求的提振，三星在2017年一季度的芯片銷量首次超過英特爾。
中國芯片製造工藝落後國際同行兩代，預計於2019年1月，中國可完成14納米級產品製造，同期國外可完成7納米級產品製造；產能嚴重不足，50%的芯片依賴進口；同時中國的產能和需求之間結構失配，實際能夠生產的產品，與市場需求不匹配；長期的代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失；投資混亂、研發投入和人才不足等問題，導致中國集成電路產業目前總體還處於“核心技術受制於人、產品處於中低端”的狀態，並且在很長的一段時間內無法根本改變。
中芯國際是中國內地規模最大、技術最先進的芯片晶圓代工企業。中芯國際無疑代表了中國半導體芯片製造技術的最高水平，但是其最先進工藝僅為28納米，面對英特爾成熟的14納米工藝和三星、GlobalFoundries已經投產的10納米工藝存在明顯的技術差距，即使與臺積電的16納米工藝比較也有不小的差距。在5納米新技術發佈的今天，技術水平差距依然在拉大，中國芯片製造水平亟待提高。
究其原因，堵在中國芯片製造業前面最大的攔路虎不是材料，也不是技術，而是光刻機成套設備，而世界上只有日本的尼康、佳能及荷蘭的ASML公司能掌握高端光刻機制造，而最好的是荷蘭的ASML公司，其一臺光刻機的售價高達1億美元。相比之下，國內最好的光刻機只能做到90納米制程，而日本的可以做到28納米以下，荷蘭的精度最高可以做到14納米以下製程。那你也許會問中國為什麼不向他們購買，問題來了，因為芯片高端製造牢牢掌握在美、日、歐的幾個國家手裡，它們對中國進行技術和設備的封鎖，導致中國至今芯片產業遲遲得不到突破。“ 儘管中國集成電路製造企業與國外乃至中國臺灣企業的差距確實存在，然而也有一些有利因素。”
首先，中國政府開始關注並積極支持中國集成電路製造產業的發展，已發佈了多項相關政策和指引，《中國製造2025》政策文件明確了中國目標將集成電路自給自足率在2020年提高到40%，並在2025年提升至70%。這一目標的實現直接需要半導體制造企業的技術水平的提升。
其次，技術發展速度放緩，為中國企業提供了追趕時間。無疑IBM與三星、GlobalFoundries聯盟所發佈的全新硅納米片晶體管新技術為研發5納米芯片奠定了基礎，但隨著晶體管尺寸的縮小，源極和柵極間的溝道也在不斷縮短，當溝道縮短到一定程度的時候，量子隧穿效應就會變得極為容易，換言之，就算是沒有加電壓，源極和漏極都可以認為是互通的，那麼晶體管就失去了本身開關的作用，因此也沒法實現邏輯電路。從現在來看，10納米工藝已經實現，5納米也是能夠實現，而5納米以下則接近現有半導體工藝的物理極限，如不能發展出新的材料體系，技術發展必然放緩。技術發展的放緩將給中國企業提供一定的追趕時間。
最後，世界集成電路產業轉移趨勢為中國企業提供了機會。20世紀70年代末第一次產業轉移，從美國轉移到了日本，造就了富士通、日立、東芝、NEC等世界頂級的集成電路製造商；第二次在1980年代末，韓國與中國臺灣成為這一次轉移過程中的受益者，崛起了三星和臺積電這樣的製造業巨頭。目前，憑藉巨大的市場需求、較低的人工成本，中國有可能接力韓國、中國臺灣，成為未來5年產業轉移的重點區域。
由此看，雖然中國集成電路製造業整體落後，但在產業結構上有優勢，政府重視相關產業的扶持，新技術發展將放緩，中國的集成電路製造產業依然有機會改變不利與落後的局面。
AI中國芯片彎道超車的機會
如果說上述是中國傳統芯片產業發展中存在的較大短板和挑戰，超越尚需時日的話，那麼這兩年興起的AI芯片則為中國芯片產業的彎道超車提供了很好的契機。
眾所周知，目前英偉達和谷歌幾乎佔據了人工智能處理領域80%的市場份額，蘋果、亞馬遜、微軟、Facebook、特斯拉此前也都已物色相關領域的人才並研發自己的芯片，AI芯片“大戰”一觸即發。而幸運的是，在這一輪浪潮之中，中國芯片前所未有地靠近世界前沿。中國的初創公司不僅與歐美初創公司幾乎處在同一起跑線上，甚至渴望與英偉達、英特爾這些巨頭直接拼殺。
在日前舉行的華為的分析師大會上，華為首次發佈全球產業展望GIV 2025(Global Industry Vision 2025)預測：到2025年，全球聯接總數達到1000億，視頻流量佔比達89%，86%的企業將採用AI，並創造23萬億美元的數字經濟。
Networks + AI、Phones+AI、HuaweiCloud是華為構建智能世界提出的三大解決方案。未來，人、家庭和組織都將實現智能互聯，而要真正去實現人工智能的應用落地問題，就必須從軟件到硬件，軟硬一體。
除了華為之外，2017年8月，寒武紀科技完成1億美元A輪融資，成為全球AI芯片領域第一家獨角獸。寒武紀擁有終端AI處理器IP和雲端高性能AI芯片兩條產品線，2016年發佈的寒武紀1A處理器（Cambricon-1A）是世界首款商用深度學習專用處理器，面向智能手機、安防監控、無人機、可穿戴設備以及智能駕駛等各類終端設備，在運行主流智能算法時性能功耗比全面超越傳統處理器，與阿里飛天技術平臺、神威太湖之光、華為麒麟960芯片、特斯拉、微軟HoloLens、IBMWatson等國內外新興信息技術的傑出代表同時入選第三屆世界互聯網大會（烏鎮）評選的十五項“世界互聯網領先科技成果”。
相較於寒武紀，成立於2015年的地平線機器人則致力於打造面向未來的人工智能芯片BPU（Brain Processing Unit），並提供高性能、低功耗、低成本、完整開放的嵌入式人工智能解決方案。憑藉地平線提供的服務，電子類產品能夠具備一些AI功能，包括感知、交互、理解，甚至是決策。目前已成功推出了第一代嵌入式人工智能處理器IP——高斯架構，成功應用於基於FPGA的深度神經網絡處理器，實現低功耗高性能的視覺感知。未來隨著性能的提升和功耗的降低，地平線將陸續推出BPU（BrainProcessingUnit）的第二代伯努利架構和第三代貝葉斯架構，地平線也將進一步推進支撐從感知到決策算法的系統軟件和硬件IP設計，從而支持更高級別的自動駕駛乃至無人駕駛功能。
源於清華的深鑑科技，專注於深度學習處理器與編譯器技術，研發了一種名為“深度壓縮”的技術，它不僅可以將神經網絡壓縮數十倍而不影響準確度，還可以使用“片上存儲”來存儲深度學習算法模型，減少內存讀取，大幅度減少功耗。目前，深鑑科技著眼於智慧城市與智能數據中心兩大市場，通過包括板卡模組、FPGA、編譯器、深度壓縮等在內的完整解決方案。
另外，阿里也發佈了Ali-NPU，主要用途是圖像視頻分析、機器學習等AI推理計算。同時給出的還有一個很有震撼力的參考數字——按照設計，該芯片的性價比將是目前同類產品的40倍。阿里官方還表示，此款芯片未來將會更好地實現AI智能在商業場景中的運用，提升運算效率、降低成本。
需要說明的是，去年12月，工信部印發了《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018-2020年)》，其中對於AI芯片是這樣規劃的：人工智能整體核心基礎能力顯著增強，智能傳感器技術產品實現突破，設計、代工、封測技術達到國際水平，神經網絡芯片實現量產並在重點領域實現規模化應用，開源開發平臺初步具備支撐產業快速發展的能力。
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