来源：雪球App，作者： 股研圈，（https://xueqiu.com/2925524157/186937160）

前面我们写过多篇关于半导体的文章，主要基于整个半导体产业链梳理，重点分析上游材料、设备、中游制造，以及功率半导体领域，对于中游集成电路产品介绍着笔较少，今天重点介绍下集成电路不同类型产品，鉴于前面已有文章介绍过存储器，接下来重点介绍逻辑器件、微处理器和模拟器件。

一、数字IC和模拟IC的区别

集成电路（IC，俗称芯片）又主要分为四大类：存储器、逻辑器件、微处理器、模拟器件。

全球半导体细分占比

其中，存储器、逻辑器件、微处理器，都称为数字IC；模拟器件，即模拟IC。

数字IC：传递、加工、处理数字信号的IC，主要处理离散的电学“1”和“0”信号，处理的是非连续性信号，都是脉冲方波。

模拟IC：处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC，处理的信号都具有连续性的，可以转换为正弦波研究。

温度、湿度、光学、压电、声电等各种传感器或天线采集的外界自然信号，经过模拟电路预处理后，转为合适的数字信号输入到数字系统中，在经过数字系统处理后的信号再通过模拟电路进行后处理，转换为声音、图像、无线电波等模拟信号进行输出。

比如一台电脑主板，最主要的是CPU，其次是逻辑存储器，这些都是数字化器件，但对自然环境的检视，如对声音信号、对影像信号的拾取，就要依靠模拟器件。

相比而言，数字芯片设计通常为大型团队作战，研发周期较短，生命周期仅有1-2年，平均成本高，因此价格较高，下游需求主要集中在服务器与消费电子上。

模拟芯片的设计十分依赖工作人员日积月累的经验，一般为小团队作战，研发周期较长，产品使用周期较长（10年以上），价格相对较低，下游领域广泛、需求分散，可以应用于消费电子、汽车电子、工控医疗等。

模拟IC和数字IC的区别

资料来源：公开资料

从全球半导体行业每个主要细分领域的市场份额来看，2019年，美国在逻辑芯片和模拟芯片方面明显领先；韩国在存储器方面领先（美国紧随其后）；欧洲在分立器件方面领先。总部位于中国的企业在逻辑芯片市场的占有率为9%，在分立器件市场的占有率为5%，中国哪个领域都落后，芯片实现国产替代任重道远。

二、逻辑器件

数字IC方面，前面我们已经讲过存储器，今天介绍逻辑器件和微处理器。

1、逻辑器件分类

逻辑电路，是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路， 它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用，逻辑电路可以分为标准化和非标准化两大类。

逻辑器件分类

资料来源：公开资料

全球逻辑芯片的厂商很多，但以国外玩家为主，大多数的逻辑芯片厂商都是无晶圆的IC设计厂商，比如AMD、英伟达、高通、苹果、华为等等，竞争壁垒极高。

国内逻辑芯片发展速度较为缓慢，除了在移动端CPU领域有一定的突破，其它领域的发展都与世界顶级公司之间存在很大的差距。其次，我国的研发大多局限在应用端，涉及底层架构、颠覆性创新的成果较少。

另外，逻辑器件为追求性能，一般追求先进制程生产，主要由台积电、三星等代工厂来完成。芯片代工领域需要的技术及资金投入更为巨大，门槛更高，玩家也相对有限，但是竞争却非常的惨烈。 

2、不同类型逻辑器件介绍

（1）CPU

中央处理器（CPU），是负责信息处理、程序运行的执行元件，按照架构和性能的不同被广泛应用在个人计算机、移动电子设备、游戏机、路由器、激光打印机等设备上。

 CPU指令集是CPU中计算和控制计算机系统所有指令的集合。目前CPU可以分为复杂指令集（CISC）、简单指令集（RISC）两大类。

复杂指令集主要为X86架构，简单指令集又可以细分为Arm、MIPS、RISC-V、Power-PC、Alpha架构，其中生态较为完善的是Arm架构，基本占据简单指令集9成的市场。

我国厂商在底层架构指令集和IP的设计上比较落后，因此多采用IP授权或指令集授权的方式开发CPU。

近几年随着国内手机等移动电子产品的发展，国内在移动芯片设计方面取得了突破，华为海思基于ARM架构的移动芯片设计水平跻身世界前列，不过遭遇美国打压，现在没人给代工他的高端芯片。

（芯片架构，一般指的是指令集，就是CPU使用的语言。CPU执行计算任务时，程序在被执行前需要先翻译为CPU可以理解的语言，这种语言就是指令集，x86、ARM、MIPS都是指令集的代号，也是全球三大芯片架构。）

在封测层面，上世纪末成立的通富微电通过合资、收购等途径获得AMD在国内的封测厂，是国内唯一掌握高端CPU芯片封测技术的公司。

在IP开发、指令集编制等上游行业，以及7nm或更精细的5nm先进制程逻辑芯片制造领域，国内企业还没有实现突破。需要提下的是，芯原股份（688521）的泛GPU IP已获NXP等全球龙头认可，在CPU方面，虽然芯原没有相关IP，但已经开始布局。

国内做CPU的公司很少，主要公司基本都未上市。

下面重点说下龙芯，国产CPU龙头。

龙芯：是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，采用自主LoongISA指令系统（简称龙芯架构），兼容MIPS指令。

龙芯1号系列为32位低功耗、低成本处理器，主要面向低端嵌入式和专用应用领域；

龙芯2号系列为64位低功耗单核或双核系列处理器，主要面向工控和终端等领域；

龙芯3号系列为64位多核系列处理器, 主要面向桌面和服务器等领域。

在市场应用上，2018-2019政府采购信息类产品结果显示，龙芯中科是入围的整机品牌最多的CPU厂商之一，搭载龙芯处理器入围的整机厂商有Centerm、浪潮申泰、清华同方等。入围中央国家机关信息类产品协议供货目录，也展现了龙芯深厚的技术和产业基础。

龙芯产业链上市公司如下：

国科微（300672）：与龙芯中科战略签约并发布了国内首款全国产固态硬盘控制芯片，龙芯中科在后续主板方案上将国科微作为首选国产固态硬盘供应商，国科微则在后续芯片产品中将龙芯中科作为部分产品的首选供应商。

恒为科技（603496）：在互动平台表示，公司运用龙芯等国产自主可控芯片，形成自主可控的嵌入式计算和交换等软硬件平台，并向下游的设备商提供产品和解决方案。

安控科技（300370）：与龙芯中科签署国产化CPU合作协议，共同致力于国产化CPU在工业自动化领域产品中的技术研发和应用推广。

通富微电（002156）：与龙芯中科在芯片设计、凸点制造、CPU产品封装及测试等方面进行战略合作。

中科曙光（603019）：在互动平台回复显示，将会参加龙芯中科公司新产品发布会。

蓝盾股份（300297）：表示全资公司蓝盾技术与龙芯中科达成战略合作。

超图软件（300036）：与国产芯片、操作系统等相关公司产品均进行了技术适配，能支持相关国产芯片、操作系统。

三川智慧（300066）：与中科龙芯进行合作共同开发国产芯片，合作已经到期 

（2）GPU芯片

图形处理器（GPU）最初的应用是处理图形数据，与CPU相比，其并行处理的能力更加强大。在个人计算机中，CPU、GPU的主板往往决定产品的性能。

GPU市场主要由Intel、AMD、Nvidia三家瓜分，长期占领AI商用计算和民用市场的绝大部分市场份额，为多家公司提供GPU IP。

在GPU行业，我国拥有的芯片开发经验比较少。截至2021年3月，国内GPU相关的企业或机构只有18家，其中上市公司有景嘉微、航锦科技。

景嘉微（300474）：国内唯一一家聚焦GPU业务的上市公司。2014年完成的首款65nm工艺制程的GPU流片，是国内首款具有完全自主知识产权的高可靠图形处理芯片，面向车船机载市场，随后还推出了适用于电脑、工作站的大众化产品，兼容支持国产CPU与国产操作系统。

航锦科技（000818）：2020年2月21日，航锦科技披露其旗下的长沙韶光GPU产品最初满足军用需求，逐步进入民用领域，已能满足日常办公、娱乐需求。

其他非上市公司包括：中船重工旗下709研究所（凌久电子）、天数智芯、沐曦集成电路、摩尔线程、壁仞科技。

（3）FPGA

现场可编程逻辑门阵列（FPGA），是一种可以对电路功能进行编程定义的半定制电路。FPGA具有无限次编程的特点，且开发时间短、延迟低、能耗低，被广泛应用在视频图像处理、通信、数字系统模数转换、嵌入式系统等行业。

单块FPGA的计算能力没有GPU强大，但将通用结构的FPGA芯片构造成一个规模宏大的并行的计算结构，就可以满足类似GPU的应用需求。

相较于CPU、GPU千亿美元的市场，FPGA市场规模达比较小，仅100多亿美元，但增长很快。据Gartner统计，2019年我国FPGA市场规模为176亿元，预计到2023年我国FPGA市场规模将接近460亿元，增长远高于世界水平。

全球FPGA市场主要被美国Xilinx、Intel两家企业垄断，市占率分别为49%和34%；国内FPGA市场国产率低于1%。

目前我国已经有企业掌握了28nm FPGA技术并实现生产应用，但离世界领先企业的12nm制程和顶尖7nm制程工艺的FPGA芯片还存在着不小的差距。

国内主要相关公司以未上市公司为主，A股相关的公司有紫光股份（000938），参股紫光同创36.5%。

紫光同创：国内民用FPGA龙头企业，开发出了中国第一款自主产权千万门级高性能FPGA PGT180H，2020年2月，采用28nm工艺的新一代千万门级FPGA Logos-2系列上市。据紫光同创官方测试数据，新一代28nm芯片相对于40nm工艺的第一代产品性能提升50%，总功耗降低40%。紫光同创的产品主要面向民用，其FPGA产品已经被应用于视频图像处理、工业自动化、消费电子等终端设备。

其他未上市公司包括：安路信息科技、高云半导体、复旦微电子、杭州加速科技、上海遨格芯微电子、京微雅格等。

（4）CPLD

复杂可编程逻辑器件（CPLD），属于高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件，现在一般把所有超过某一集成度（如1000门以上）的PLD器件都称为CPLD，规模大、结构复杂，属于大规模集成电路范围。

CPLD、FPGA、GPU比较

说以下AI芯片，当前主流的AI芯片主要分为三类，GPU、FPGA、ASIC。

其中GPU、FPGA均是前期较为成熟的芯片架构，属于通用型芯片，ASIC属于为AI特定场景定制的芯片。

ASIC，也叫专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和 FPGA（现场可编程逻辑门阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一。

国内三种芯片的设计水平都与行业前列有着较大的差距，且以非上市公司为主。

三、微处理器（MPU）

1、MPU介绍

MPU（Micro Processor Unit）：微机中的中央处理器（CPU）称为微处理器（MPU），是构成微机的核心部件，也可以说是微机的心脏，可以简单理解为增强版的CPU。它起到控制整个微型计算机工作的作用，产生控制信号对相应的部件进行控制，并执行相应的操作。

MPU不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片，往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。Intel X86，ARM的一些Cortex-A芯片如飞思卡尔i.MX6、全志A20、TI AM335X等都属于MPU。

此外，MCU和SoC容易和MPU弄混。

MCU（Micro Control Unit）：叫微控制器，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的芯片。

SoC（System on Chip）：指的是片上系统，MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片，它既像MCU那样有内置RAM、ROM，同时又像MPU一样强大，可以运行操作系统，可以简单理解为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一。

2、MPU分类

微处理器可以分为三类：计算机CPU处理器，手机应用处理器，嵌入式微处理器。

计算机CPU处理器：占MPU市场规模的比重为50%，是主要应用领域，主要包括PC、服务器、平板电脑CPU，代表公司有英特尔、AMD、苹果等。

手机应用处理器：占MPU市场规模的比重为30%，代笔公司主要有高通、联发科、苹果、华为海思、紫光展讯等。

嵌入式微处理器：占MPU市场规模的比重为20%，主营应用领域为智能家居、物联网设备等，近年来市场份额快速提升，近五年符合增速为10.76%。A股代表公司有全志科技、瑞芯微、北京君正、晶晨股份等。

四、模拟芯片

1、模拟芯片分类

模拟芯片主要包括电源管理芯片和信号链芯片。模拟芯片中因电子系统基本均需供电，因此电源管理芯片为主体，占模拟芯片市场比例约为53%，信号链芯片市场占比约为47%。

电源管理芯片（power IC）：是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片，主要分为AC-DC交直流转换、DC-DC直流和直接电压转化（适用于大压差）、电压调节器（适用于小压差）、交流与直流稳压电源。电源管理IC是功率半导体的重要构成部分，全球市场约为功率半导体市场的50%。

信号链芯片：是一个系统中信号从输入到输出的路径中使用的芯片，包括信号的采集、放大、传输、处理等功能。通信和消费类应用是信号链模拟IC的最大用途应用，根据IC Insights2019年预测，通讯类模拟芯片占比约为38.5%，消费电子模拟芯片占比约为10.2%。

模拟芯片分类：电源管理芯片占比53%

资料来源：公开资料

2、模拟芯片特点

模拟芯片种类复杂、生命周期长，工艺制程要求低，设计工艺依赖经验积累，需要高知识产权制造工艺支撑。

由于模拟芯片由于下游需求范围广，需要根据下游不同领域进行定制设计，且定制芯片功效发挥与芯片制造工艺相结合。国内大部分芯片厂商需要根据晶圆制造工厂标准工艺进行芯片生产，目前仅有少数国内厂商拥有成熟自主模拟IC制造工艺。

模拟芯片与元器件结合更加紧密，需要考虑元器件布局的对祢结构和元器件参数匹配形式，需要设计人员充分熟悉了解元器件特性、拥有成熟的拓扑结构设计与布线能力，模拟芯片的设计十分依赖工作人员日积月累的经验。

3、竞争格局

由于模拟芯片的产品种类复杂、产品生命周期长、工艺制程要求低、设计工艺依赖经验等特点，导致模拟芯片市场存在寡头竞争特点。高护城河外，其他厂商受技术工艺、人才培养等限制难以进入模拟芯片行业；高护城河内，模拟芯片产品种类众多，不同厂商间产品重叠度低，存在弱竞争形态。

全球模拟芯片的龙头厂商地位固定，2011年到2018年德州仪器、亚德诺、意法半导体、英飞凌均稳定在TOP5中，且前五集中度由41.1%增长至46.1%。

根据IC Insights数据，2018年全球前10大模拟芯片厂商占到模拟IC行业产值的61%。德州仪器、亚德诺、英飞凌分别以108、55、38亿美元位列前三，德州仪器占据模拟IC行业的行业龙头地位，全球市占率达18%。

2011年与2018年模拟芯片厂商TOP5

中国模拟芯片供应商仍以国外企业为主，主要采自德州仪器、恩智浦、 英飞凌、思佳讯、意法半导体等模拟芯片大厂。国内企业方面，

电源管理芯片，用途广泛成熟，技术迭代较慢，壁垒相对较低，因此国内布局广泛，布局企业包括圣邦股份（龙头）、矽力杰、韦尔股份、富满电子、中颖电子、全志科技、晶丰明源、思瑞浦、芯朋微、上海贝岭等。

信号链芯片，国内布局企业主要包括圣邦股份、思瑞浦、汇顶科技、芯海科技、澜起科技、华为海思等。