网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

芯片难关不破,物联网难以真正爆发

0
分享至

作者|布斯

编辑|小沐

出品|智哪儿 zhinaer.cn

芯片是一个既熟悉又陌生的概念。我们知道它无处不在,却又鲜有清晰的认知。作为AIoT行业媒体,「智哪儿」长期关注芯片产业的现状和走势,试图从物联网角度抽象出一些核心观点。本文,我们就从智能家居的角度,来深入聊聊芯片。

2021年以来,芯片短缺已经较大程度影响了国内电子工业的正常运行。除了广为人知的汽车行业受到影响外,以智能家居为代表的物联网行业,也面临着不同程度的芯片困境。可以说,芯片就是物联网的基础设施,物联网的真正爆发,离不开芯片产业的稳定与繁荣。

没有芯片,寸步难行,这么说一点也不为过。作为一项高精尖技术,芯片从设计到生产,都是由少数企业掌控的。对于这样一个典型的金字塔结构的业态,上游的一丝波动,便会制造出一串大大的涟漪,直接波及终端消费者。

那么,为什么说芯片难关不破,物联网难以真正爆发?

1.
无处不在的芯片

以智能家居为代表的物联网,要想实现互联互通,是离不开芯片的。我们知道手机、平板、电脑等终端设备,都有CPU这种芯片(目前多以SoC的形式存在)。其实,我们日常生活中无处不在的各种电器、硬件和智能终端,都是靠芯片实现基础功能的。计算器、各种仪表、CD机甚至儿童玩具中,都有芯片的存在。

这些我们赖以生存的芯片,叫做MCU,也就是微控制器。你周围的任何一个电子设备中,包括汽车、遥控器、打印机等看似没有智能属性的东西,都存在很多MCU。汽车中的MCU甚至有数百上千之多。

MCU是具备计算能力的,只是它跟我们认知的CPU不太一样,可以简单认为是一个精简版的CPU。MCU跟CPU一样,也存在一个叫做指令集的东西,也需要借助C语言或汇编语言开发。跟CPU行业一样,MCU中的运算核心,也是掌握在英特尔和ARM两家公司手中。

英特尔开发的8051指令集和ARM的Cortex-M0指令集系统,至今都主导着MCU的开发工作。前者是CISC复杂指令集,后者是RISC精简指令集。为什么这个行业是高度垄断的呢?

这是因为,CPU作为一个处理器,它本身是大量晶体管以及其他电子元器件组成的硬件载体。要用它来实现运算,需要让设备认识到这个处理器的存在,并能在其上面运行操作系统或者软件。我们以较为通俗的电脑CPU为例说明。

首先你要知道,软件的开发者,是需要面向CPU开发的。因为CPU是提供运算的,你的软件要想调用CPU的算力,必须让CPU能够理解你。所以,软件在封装的时候,都会编译成机器语言,即0和1,这是CPU唯一认识的语言。而每个CPU的语言体系是不一样的。

那么问题来了,CPU的架构那么多,制造商那么多,我难道要针对每个CPU做一个版本吗?显然是不用的。你只需要针对指令集做开发即可。比如在电脑CPU中,X86和X64就是两种指令集,它们的区别在于一个是32位一个是64位。所以像是Windows系统,或者一些应用软件,都会区分X86或X64两种版本。那么在移动端,就开发面向ARM指令集的软件。

由此可见,指令集是一个非常关键的环节。它作为处理器的虚拟层,可以提供通用的开发环境,让一个软件,可以运行在采用该指令集的成千上万台不同类型的设备上。

而在物联网这一端,我们面对的就是英特尔的8051和ARM的Cortex-M0。这两种指令集系统已经有近半个世纪的历史,演化出了各种版本,但归根结底,我们做芯片,都绕不开这两个东西,而且需要很高的授权费。

那么有没有替代方案呢?有,RISC-V,一个开放的指令集,不要任何授权,且不受发达国家的进出口管制(芯片成品会有管制)。所以国内很多企业,华为、中兴、紫光、阿里等,都开始聚焦RISC-V处理器的研发,比如阿里平头哥的玄铁处理器,就是基于RISC-V的。

然而,RISC-V并没有解决所有问题。

2.芯片短缺是谁的问题?

我们再来谈当前的芯片短缺问题。芯片为什么会短缺,简单来说是三方面的原因:

第一,由于当前国际形势的影响,芯片关联产业的产能上不来。这是直接原因。这导致了下游的大厂疯狂囤积芯片,进一步加剧了芯片供应的吃紧。

第二,代工厂,或者说晶圆厂,为了追求高利润,把产能向高端处理器倾斜。比如从8寸晶圆向12寸晶圆倾斜,而前者通常是用来制造28nm及以上制程的中低端芯片的基材,比如各种MCU。占据芯片采购40%份额的汽车产业,以及一些低端消费电子产品、各类电器设备,都依赖于8寸晶圆产线。

第三,整个芯片产业链的全球布局是失衡的,虽然很多国家都可以设计芯片,但芯片的生产设备和生产基地,存在于局部地区。比如中国台湾、马来西亚、菲律宾等地是芯片代工重镇,近年来因自然灾害导致了一定程度减产。

由此可见,芯片短缺既有不可抗力,也有市场化的因素存在。而为了应对芯片短缺,很多下游的大厂加大了芯片代工的订单,做好战略储备。为什么芯片短缺影响了汽车行业,但手机、平板和电脑的影响却不是特别大,就是因为MCU芯片受到了更大的影响。据光刻机制造商ASML的CEO透露,目前有的公司甚至采购大量洗衣机拆解其中的芯片用于自己的产品。而洗衣机中就有若干MCU。

长期来看,随着产能的缓和和市场的自我调节,芯片短缺是可以得到有效解决的。目前很多行业,比如智能家电行业也展开了自救:通过OpenCPU技术的运用,减少算力冗余,让一个芯片模组承担更多的职能,从而减少对芯片数量的依赖。

这种方法,是通过软件的形式应对芯片短缺的问题。它具备一定的适用性,但也无法彻底解决问题。但长期来看,OpenCPU这类技术对于降本增效,还是有显著作用的。这次芯片短缺,可能会让更多的下游厂商重新思考PCB的设计,尽可能让少量芯片发挥更多的价值。

而随着边缘计算的兴起,很多用户场景要求电器设备具有更强的本地化运算能力。这将推动MCU往高位数(比如32位)、集成化角度发展。电器、智能硬件等将搭载集通信、数据处理和逻辑运算等多元一体的芯片载体。

这对于晶圆厂来说是有利的。

3.物联网的终局竞争是芯片

前文的铺垫,让我们意识到一个问题,那就是看似普通的芯片,其实制约着整个物联网的发展。核心技术都掌握在少数企业手里,而未来物联网要全面建成,需要的芯片数量是以万亿计算的。

设想一下,仅仅是一个普通的智能家居系统,就需要数百个MCU的支持。如果不克服短板,那么我们的物联网本质上是被牵着鼻子走。而一个行业的繁荣,离不开底层技术的多元化发展。

指令集方面,开放的RISC-V已经成为当前的主流替代方案,可以让很多企业绕开英特尔和ARM的垄断。而中国企业在RISC-V的研究与完善上,也扮演了非常重要的角色。RISC-V产业联盟中,数量最多的是中国企业,19家高级会员企业中有12家来自中国(包括中国台湾的企业)。

芯片是中国大陆第一大进口商品。根据中国半导体行业协会公开的数据显示,国内芯片的自给率只有26.6%,其中汽车芯片的自给率更是低至5%。2021年,中国大陆进口芯片4325.54亿美元(约2.8万亿)左右,同比增长23.59%;而进口芯片个数达到了6354.8亿个,同比增长16.92%。

这说明,无处不在的芯片,其国产化率还非常低,依然依赖进口。而对于RISC-V的探索,能在一定程度上帮我们缓解进口压力,发展出相对独立的芯片研发路线。尤其是对于物联网领域,RISC-V将发挥不可估量的商业价值。

由于物联网采用的MCU相比电脑和手机的CPU,其对位数、制程和频率的要求低了很多,所以是芯片国产化的中流砥柱。MCU产业的高度成熟和国产化,是物联网进步的必要条件;而反过来看,物联网的高需求量,也能在很大程度上带动MCU产业的发展。

与汽车零部件一样,国产率提升带来的直接好处是,成本的降低和利润空间的增加。物联网也是一样的道理。作为物联网的基础设施,MCU的国产化率,也直接影响了成本和利润。而MCU性能的提升,能耗的降低,则是产品层面制约企业发展潜力的核心因素。

在RISC-V推行后,国内企业有机会摆脱英特尔和ARM的技术限制,在开发层面拥有了更大的自由度。通用型的芯片,有望快速向专用型芯片转化。

物联网的终局是计算,而终局的竞争就是芯片的竞争。对于芯片设计厂家、生产厂家、模组厂家来说,如何让MCU发挥更大的效能,提供更强的计算能力,同时有效降低成本,是一个非常现实且有意义的课题。

可以说,谁能吃透芯片,谁就能主导物联网。


结语

最后再讲一点:在CPU领域,除了光刻机外,其实芯片的设计流程也需要进一步国产化。这就是设计芯片的EDA软件。

EDA软件市场基本被Cadence、Synopsys、Mentor这三家美国公司所垄断。这三家公司在中国大陆的市场份额占到了95%以上。所以,芯片的真正自给自足,除了指令集和生产线,芯片的设计端也需要进一步掌握在自己手中。

由此可见,任重而道远。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
毛剑卿:拉比奥横传太假了,那个姿态根本不用倒地

毛剑卿:拉比奥横传太假了,那个姿态根本不用倒地

懂球帝
2024-06-22 19:52:14
载入史册!台胞学生不择手段退学,大陆985高校坚决不让其得逞

载入史册!台胞学生不择手段退学,大陆985高校坚决不让其得逞

芒果的爱pMgf
2024-06-23 00:51:12
前新疆队外援克里克:中国篮球非常强硬 他们或许还需要一点运气

前新疆队外援克里克:中国篮球非常强硬 他们或许还需要一点运气

直播吧
2024-06-22 21:49:27
不到一年卖出近3万件,某直播间里的“SK-II”竟产自养猪场

不到一年卖出近3万件,某直播间里的“SK-II”竟产自养猪场

极目新闻
2024-06-21 21:18:45
不只是詹姆斯!杜兰特库里今夏也有资格提前续约:6000万年薪来了

不只是詹姆斯!杜兰特库里今夏也有资格提前续约:6000万年薪来了

罗说NBA
2024-06-23 07:58:51
希克:我们最后一分钟做了蠢事 拿一分不够最后一场要全力以赴

希克:我们最后一分钟做了蠢事 拿一分不够最后一场要全力以赴

直播吧
2024-06-23 02:37:07
著名女优玩偶姐姐HongKongDoll,被爆料真实面目?

著名女优玩偶姐姐HongKongDoll,被爆料真实面目?

吃瓜党二号头目
2024-06-13 10:15:52
实话实说,让中国球迷很反感的体育名人,仅此8人!

实话实说,让中国球迷很反感的体育名人,仅此8人!

人生趣事悟语
2024-06-20 01:21:13
延安博物馆开馆,牌匾题字5字错5字,正确率高达0%!官方竟然这样回应…

延安博物馆开馆,牌匾题字5字错5字,正确率高达0%!官方竟然这样回应…

书法之海
2024-06-22 12:03:06
徐州气象台回应薛之谦演唱会遇人工增雨!影响演唱会?薛之谦粉丝上热搜

徐州气象台回应薛之谦演唱会遇人工增雨!影响演唱会?薛之谦粉丝上热搜

极目新闻
2024-06-23 08:53:11
微软总裁确认:将 700 多名中国员工移居海外|云头条

微软总裁确认:将 700 多名中国员工移居海外|云头条

云头条
2024-06-22 23:33:51
国内套现7个亿后 她露出了身后的美国国旗

国内套现7个亿后 她露出了身后的美国国旗

帅真商业
2024-06-20 18:26:02
倾家动产的感觉!开车到深圳1天,收到超长罚单,去过的才懂

倾家动产的感觉!开车到深圳1天,收到超长罚单,去过的才懂

影视解说阿相
2024-06-23 02:27:08
什么是阴德纹?你知道阴德纹长在哪里吗?

什么是阴德纹?你知道阴德纹长在哪里吗?

20坚持23
2024-06-23 07:00:09
林彪与叶群合影,两人笑容满面,最后一张江青站在两人中间

林彪与叶群合影,两人笑容满面,最后一张江青站在两人中间

历史控
2024-06-22 18:30:09
队记:勇士的部分考虑是让克莱试水自由市场 不温不火后低价回归

队记:勇士的部分考虑是让克莱试水自由市场 不温不火后低价回归

直播吧
2024-06-23 01:54:19
扎哈罗娃:若美方关闭俄在美签证中心 俄将给予回应

扎哈罗娃:若美方关闭俄在美签证中心 俄将给予回应

北青网-北京青年报
2024-06-22 15:57:05
你是?萨拉赫晒度假照,发型比腹肌还抢镜

你是?萨拉赫晒度假照,发型比腹肌还抢镜

直播吧
2024-06-23 09:01:10
菲律宾向中国让步了:公布仁爱礁最新决定!美国光说不做,没帮忙

菲律宾向中国让步了:公布仁爱礁最新决定!美国光说不做,没帮忙

影孖看世界
2024-06-22 23:24:10
4名初中生砸车拒赔后续:车主索赔疑狮子大开口,停车地点有猫腻

4名初中生砸车拒赔后续:车主索赔疑狮子大开口,停车地点有猫腻

六毛朵朵
2024-06-22 09:37:42
2024-06-23 11:00:49
智哪儿
智哪儿
找智能,上智哪儿!
837文章数 72关注度
往期回顾 全部

科技要闻

特斯拉,要跟华为开战了?

头条要闻

90后学霸女儿未能当选董事 父亲起诉公司要求撤销决议

头条要闻

90后学霸女儿未能当选董事 父亲起诉公司要求撤销决议

体育要闻

别人去沙特养老,坎特去沙特练级

娱乐要闻

陈晓惹争议!被曝婚变离家出走冷暴力

财经要闻

美元落幕,人民币资产崛起!

汽车要闻

中型超混SUV 凯翼昆仑iHD预售11.99万起

态度原创

数码
房产
亲子
本地
家居

数码要闻

厚度小于 2cm,罗技新款 G 系列超薄游戏键盘 6 月 25 日发布

房产要闻

上海新房不再集中公示!最新一批11个新盘官宣

亲子要闻

弟弟在家又干坏事 姐姐专治各种不服 还是乖乖挨罚吧

本地新闻

2024·合肥印象|用崭新视角对话城市发展

家居要闻

木质家具 充溢古典之风

无障碍浏览 进入关怀版