摘要：幻方量化旗下DeepSeek公司推出的DeepSeek-R1大模型持续引发全球关注。百度智能云、华为云、阿里云、腾讯云、360数字安全、云轴科技等多个平台均宣布上线DeepSeek大模型。

幻方量化旗下DeepSeek公司推出的DeepSeek-R1大模型持续引发全球关注。百度智能云、华为云、阿里云、腾讯云、360数字安全、云轴科技等多个平台均宣布上线DeepSeek大模型。

DeepSeek-R1大模型采用了先进的算法和架构，降低对高端芯片的依赖，为国产芯片带来全产业链机遇。

全球AI浪潮爆发背景下，半导体全面赋能AI，国内半导体自主可控需求相对迫切环节包括先进制造、设备、零部件、材料等上游环节；以及与AI服务器密切相关的HBM、先进封装环节；AI需求带动的算力芯片、EDA、IP等核心环节；AI端侧创新的SoC和存储等环节。

本文主要对算力芯片国产替代核心环节进行梳理。

芯片设计又称集成电路设计，是将电子元器件、电路和功能集成到单个芯片中的过程。

该环节位于产业链上游，属于技术密集型产业和轻资产模式。

芯片设计流程通常包括规格制定、前后端设计等。

芯片设计服务厂商可参与贯穿前端设计、后端设计以及生产全流程环节，凭借其全方位IP解决方案和制造设计先进封装技术经验，以及与全球领先代工厂等供应链伙伴密切合作关系等，协助客户实现产品量产，并带来功耗优化和性能提升等。

海外芯片设计市场格局方面，主要由博通、高通、联发科、英特尔、英伟达、三星、Marvell、世芯等几家厂商主导。

谷歌、亚马逊、微软、META等云厂通过与博通、Marvell芯片设计服务厂商合作来实现AI加速计算芯片以及自研CPU布局。

例如，谷歌六代TPU均是联手博通共同设计，双方已经合作设计了多代TPU，并正在推进新一代TPU的量产；Marvell参与亚马逊Trainium2以及谷歌自研CPU等芯片设计。

国内华为海思、紫光展锐、寒武纪、韦尔股份、汇顶科技、兆易创新、澜起科技等是芯片设计领域核心参与厂商。

EDA软件

EDA软件，全称为电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）软件，是一种利用计算机辅助设计技术来完成超大规模集成电路芯片设计流程的软件工具。

贯穿于电子系统和电路的设计、仿真、验证以及物理设计等各个环节，全面覆盖从初步概念设计直至原型制造的整个电子产品开发流程。

在芯片设计环节中，EDA软件能够提高芯片设计效率，驱动芯片精细化发展。在减少芯片设计偏差、提高流片成功率和节省流片费用方面具有重要意义。

中国大陆有超过三千多家芯片设计公司，但设计用到的EDA工具市场被海外三大巨头高度垄断。

全球EDA工具中，Synopsys、Cadence、SiemensEDA三家占据近八成市场份额。

国产EDA厂商华大九天排名全球第四位，概伦电子和广立微也是国内两家主要参与厂商。

半导体IP

半导体IP在芯片设计中发挥重要的作用。

半导体IP，全称为半导体知识产权核，是指IC芯片设计中预先设计、经过验证、可重复使用的功能模块。这些模块是芯片设计的基础单元，类似于搭积木的开发模式，可以大大降低芯片设计的难度和复杂度。

IP行业整体呈现明显的寡头垄断格局，国产替代需求迫切。

据IPnest，Synopsys和ARM在2024年全球IP市场份额中合计占比超过六成，且该格局已经保持多年。

芯原股份是目前唯一进入前十的中国大陆IP公司，也是中国排名第一的半导体IP供应商；灿芯股份也在加速布局自研高速接口IP及高性能模拟IP；华大九天、芯来科技和华夏芯等在半导体IP方面也有相应的布局。

AI芯片也被称为AI加速器或计算卡，是专门针对人工智能领域设计的芯片。

作为算力的核心硬件支撑，在推动AI的发展中起到决定性作用。

AI芯片在云端兼顾执行人工智能的“训练”与“推理”任务，而在终端主要负责执行“推理”操作。

从技术架构来看，Al芯片主要分为GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程逻辑门阵列）、ASIC（专用集成电路）三大类。

GPU是AI服务器中加速芯片的首选，海外厂商英伟达、AMD、英特尔、高通、ARM等厂商是GPU市场的主要参与者。

国内华为海思、景嘉微、海光信息、寒武纪、龙芯中科等是GPU国产替代核心厂商。

根据DeepSeek最新发布的消息显示，华为的Ascend 910C芯片性能达到了英伟达H100的60%，并且若通过手写CUNN内核和优化，性能还能进一步提升；此外，这款芯片是中芯国际使用7nm工艺制造，采用Chiplet封装，集成了530亿晶体管。DeepSeek采用国产芯片做推理显著降低成本。

海光信息的DCU产品在AI训练、推理等领域也为国产GPU的发展提供有力支持，海光信息DCU采用先进的GPGPU架构，全面兼容通用的“类CUDA”环境，能够无缝适配国际主流的商业计算软件和人工智能软件；景嘉微自主研发的JM系列GPU芯片打破了国内GPU市场的技术空白，2024年推出的景宏系列面向AI计算、AI推理与科学计算等领域；寒武纪思元系列AI芯片包含CPU、NPU和GPU，其AI芯片产品布局对标英伟达的GPU业务，通过全栈产品满足不同场景的AI计算需求。

FPGA是一种可灵活编程的半定制芯片，可以在实验室或现场进行预制和编程，具有开发时间短、不需要流片的优点。

用户可以先购买FPGA芯片，再根据自己的应用需求进行设计开发，从而使其成为一种具有高度灵活性和通用性的“万能”芯片。

从市场格局来看，FPGA市场高度垄断。全球FPGA市场主要被赛灵思和Altera占据，市占率分别为52%和35%；其次为Lattice和Microsemi，份额均为5%。

FPGA国产替代属于早期阶段，高中低端产品分化明显。对于500K以上的高容量FPGA，国产替代仍然面临一定的挑战，需要本土公司在硬件架构、EDA软件、IP性能等方面进行深入研发和创新。

国内厂商复旦微电、安路科技、紫光同创（紫光国微子公司）引领FPGA国产替代，相关布局厂商还包括京微齐力、成都华微电子、智多晶、高云半导体等。复旦微电子在FPGA领域拥有全面的产品线，包括千万门级、亿门级、十亿门级FPGA及PSoC共四大系列数十款产品，具备全流程自主知识产权的FPGA配套EDA工具；安路科技是国内首批具有28纳米FPGA芯片设计能力和量产能力的企业之一，形成了由SALPHOENIX高性能产品家族、SALEAGLE高效率产品家族、SALELF低功耗产品家族组成的FPGA芯片产品矩阵，

ASIC芯片主要应用于深度学习加速，在大模理推理侧相较其他AI芯片在效率和速度方面具有明显优势。

由于ASIC芯片是针对特殊目的全定制，所以其优点在于针对特殊领域的算力、能效比通用芯片（CPU、GPU）更强。在推理常用精度下，ASIC芯片展现出更高的性价比。

国内典型的ASIC芯片例如：阿里平头哥推出含光800AI芯片；百度昆仑系列AI芯片；腾讯在AI推理、视频转码、智能网卡均自研专用芯片等。相关布局厂商还包括澜起科技、全志科技、国科微、淳中科技、山石网科等。

03 存储芯片

经过训练的模型需要保存在计算机系统中，以便用于预测或推理任务。

存储芯片可以快速高效地存储模型参数，确保AI系统在运行时能够快速访问和加载这些参数，因此对于模型的训练和推理效率至关重要。

存储芯片主要包括DRAM、NANDFlash、NORFlash三大类。

在众多存储芯片中，HBM是目前带宽最高的内存标准，被公认为是“最适用于AI训练、推理的存储芯片”。

HBM，全称为HighBandwidthMemory，意为高带宽存储器，是一种面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序的动态随机存取内存DRAM解决方案。

HBM通过将多个DDR（双倍速率同步动态随机存储器）芯片堆叠在一起，并与GPU封装在一起，实现大容量、高位宽的DDR组合阵列。

HBM存储技术自2013年SK海力士首次推出HBM1以来，经历了多次重要的产品迭代，包括HBM2、HBM2E、HBM3和最新的HBM3E。

全球市场格局方面来看，HBM的供应由三星、海力士和美光三大原厂垄断。

三大原厂HBM技术路线图：

目前国内受制于DRAM和先进封装量产工艺，HBM仍处于积极研发状态，尚无大规模量产产品。

DRAM市场是高度竞争和技术密集型的领域。长鑫存储是国内领先的DRAM制造厂商，在DDR4和DDR5等主流DRAM产品领域具有强劲的技术实力；长鑫存储与封测大厂通富微电合作开发了HBM2样品，并向潜在客户展示了样品；长江存储旗下的武汉新芯公司于2024年3月发布了《高带宽存储芯粒先进封装技术研发和产线建设》招标项目，表示将利用三维集成多晶圆堆叠技术，打造更高容量、更大带宽、更小功耗和更高生产效率的国产HBM产品。

北京君正通过子公司北京矽成提供各类型高性能DRAM、SRAM、FLASH存储芯片；深科技是国内最大的独立DRAM内存芯片封装测试企业，在存储器DRAM方面具备世界最新一代的产品封测技术。

HBM生产的核心难点在于晶圆级先进封装技术，先进封装技术TSV、凸点制造、堆叠键合。

TSV（硅通孔技术）是HBM核心工艺，成本占比接近30%，也是HBM封装成本中占比最高的部分。

基于HBM在AI发展中的重要性和国内目前的稀缺性，国内掌握DRAM生产工艺和先进封装工艺的各家厂商或通过自研，或通过合作的方式，正积极研发HBM产品。

中微公司是TSV设备主要供应商，在2010年就推出了首台TSV深孔硅刻蚀设备PrimoTSV®，提供的8英寸和12英寸硅通孔刻蚀设备，均可刻蚀孔径从低至1微米以下到几百微米的孔洞。此外，赛腾股份、亚威股份、芯碁微装等公司也提供生产HBM所需的关键设备。

NANDFlash是基于NAND技术的非易失性存储器，为第二大存储器产品。

根据空间结构的不同，NANDFlash可以分为2DNAND和3DNAND。

从NAND发展路径来看，高密度存储和3D堆叠为主要趋势，主流厂商正在逐步加紧3DNAND研究，目前三星产品技术较为领先。

NANDFlash市场呈现出高度集中的特点，全球市场主要由几家全球领先的半导体厂商主导，包括三星电子、SK海力士、铠侠（原东芝存储器业务）、西部数据、美光科技等。

以长江存储为代表的国内厂商在NANDFlash打破了国外厂商对高端闪存芯片的垄断，推出了多款高性能和高可靠性的NANDFlash产品。长江存储在研发超过300层的NAND闪存之外，已经研发出192层3DNAND闪存芯片。

国内存储芯片厂商如东芯股份、北京君正、兆易创新、江波龙等也在积极发力NAND领域。

存储厂商3DNAND技术路线图：

NAND Flash模组主要由主控芯片和NANDFlash颗粒等组成。其中，主控芯片是SSD等存储设备中的关键组件。

全球SSD主控芯片厂商主要分为两大类：第一类是自研自用固态硬盘主控芯片厂商，销售固态硬盘模组，包括三星等NANDFlash原厂和群联电子；第二类是独立固态硬盘主控芯片厂商，销售固态硬盘主控芯片和解决方案，该类厂商包括慧荣科技、联芸科技、Marvell、瑞昱、英韧科技、得一微等。

存储模组能够接收来自系统其他部分的数据，并将其保存在内部的存储芯片中，江波龙、佰维存储、德明利等是该领域头部厂商；第三方模组厂商包括金士顿、威刚科技、金泰克等。

NOR Flash主要应用于嵌入式系统和存储设备中，如计算机、消费电子（如智能手机、TWS耳机、穿戴式设备等）、汽车电子、工业控制、物联网设备等领域。

从竞争格局来看，随着赛普拉斯和美光逐步退出占比较大的消费类NORFlash市场，当前全球市场中主要厂商为旺宏、华邦和兆易创新。其中，中国大陆厂商兆易创新在2023年SerialNORFlash市占率排名提升至全球第二位，兆易创新提供从512Kb至2Gb的系列产品，涵盖了NORFlash市场的全部容量范围。

近年来包括复旦微电、普冉股份、东芯股份、恒烁股份、聚辰股份、佰维存储等也在加速进行NOR Flash布局，行业开始呈现出多元竞争格局的趋势。

SoC是在一块芯片上集成整个信息处理系统，称为片上系统或系统级芯片，在减小尺寸和降低成本等方面有突出优势。

低功耗的SoC解决方案广泛应用于AI端侧，有望在端侧AI眼镜、AI耳机、AI玩具等三大赛道率先加速渗透。

全球多家知名芯片制造商都在积极布局端侧SoC芯片市场，如高通、华为、苹果、联发科等，都加速推出适配AI大模型的移动芯片平台。

高通是全球智能手机SoC龙头，布局智能手机、物联网、汽车等多个市场；联发科的天玑系列拥有强大的端侧AI能力；高通和苹果可穿戴芯片率先进入4nm阶段，2025年高通AR1Gen2工艺将升级为3nm。

国内恒玄科技与晶晨科技进入6nm阶段，其他SoC厂商主流制程大多在22nm以上。恒玄最新的智能可穿戴芯片BES2800系列采用了6nm先进制程工艺，在提升了芯片的运算性能和功耗效率的同时，其NPU算力较上一代产品有了显著提升；2024年12月30日，晶晨正式发布了业界首款集成4K和AI功能的6nm商用芯片；国内还包括如全志科技（智能视、智能家居、智能安防）、乐鑫科技（AIoTSoC芯片）、星宸科技（视频安防SoC）、富瀚微（高清网络摄像机SOC芯片，双目广角IPCameraSOC芯片）、翱捷科技（有多款ASR系列的SoC芯片产品）、博通集成（蓝牙音频SoC）、云天励飞（边缘AISoC芯片）等都在多个消费领域有所布局。

当前端侧AI应用百花齐放，随着端侧AI渗透率持续提升，SoC芯片重要性和价值量有望提升。

晶圆制造是产业链核心环节，成熟制程占据主流。

晶圆制造工艺流程复杂，属于重资产模式。在晶圆制造过程中，使用不同尺寸的晶圆作为原材料，通过氧化、光刻、刻蚀、离子注入、金属沉积等一系列流程，最终在晶圆上实现特定的集成电路结构。

晶圆制造企业的经营模式主要包括IDM和Foundry。

IDM模式包揽芯片的设计、制造和封测，典型案例如英特尔、三星等。IDM模式下各环节的协同效应更强，但对研发能力、资金实力和技术水平要求更高。

Foundry（代工厂）仅专注于晶圆代工，典型案例如台积电、中芯国际等。

代工厂剥离了设计等环节的业务及其成本和风险，但工厂产线投资和维护费用较高，对设备、材料也更具依赖性。

晶圆代工制造流程：

资料来源：半导体制造技术

晶圆代工技术迭代快是典型的寡头垄断型行业，市场呈现一超多强，竞争格局较稳定。

全球市场前十的晶圆代工市占率高达96%，市场份额绝大部分被我国台湾地区所占据，台积电以近70%的市场占有率强势领跑。台积电拥有先进的制程技术，包括3纳米、4纳米等；今年1月，台积电高雄厂开始小量试产2纳米芯片，新竹宝山工厂也已进机试；计划2025年下半年实现2纳米制程的大规模量产。

中国大陆厂商中芯国际、华虹半导体和合肥晶合位居前十。中芯国际在中国大陆排名第一，全球排名第三，提供0.35微米至14纳米多种技术节点的晶圆代工服务，涵盖从成熟制程到先进制程的广泛领域，中芯京城、中芯东方和中芯西青等晶圆厂在2025年产能逐步释放，将带动中芯国际整体产能进一步提升；华虹半导体目前拥有五座晶圆厂，分别是华虹一、二、三、七、九厂。其中，三座8英寸厂（华虹一、二、三厂）和一座12英寸厂（华虹七厂）已经稳定运营，总产能不断提升。

封测处于半导体产业链的中后端，主要作用为对芯片进行封装、测试与检测，属于资本密集型、劳动密集型，直接对接下游终端。

封测是中国大陆核心优势环节，相对于半导体制造的其他环节，封测的进入壁垒相对较低，也为中国企业提供了更多的机会。

全球OSAT排名来看，日月光和安靠分别位列一、二。

中国大陆独立封测第一梯队代表企业有长电科技、通富微电、华天科技等，三家厂商在2023年全球前十大OSAT（封测企业）排名中，分别占据了第三、第四、第六的位置。

资料来源：芯思想研究院

芯片封装是芯片制造的关键环节，是用特定材料和工艺技术对芯片进行安放、固定和保护芯片性能，并将芯片上的接点连接到封装外壳上，实现芯片内部功能的外部延伸。

全球半导体先进制程速度放缓背景下，芯片性能提升难度加剧，传统的芯片封装方式已无法满足大的数据处理需求，先进封装是解决芯片封装小型化、高密度等问题的关键途径，正在成为重要发展趋势，其中增速最快的是2.5D/3D。

2.5D和3D封装图示：

台积电是先进封装技术的引领者之一，早在2008年便成立集成互连与封装技术整合部门入局先进封装，目前已形成CoWoS、InFO、SoIC技术阵列。

长电科技预计2025年实现年产60亿颗高端先进封装芯片的生产能力；通富微电拥有VISionS技术（2.5D/3D先进封装技术），能够实现多层布线，将不同工艺和功能的Chiplet芯片高密度集成；甬矽电子是近年来的新兴封装玩家，已形成“Bumping+CP+FC+FT”一站式交付能力，同时在2.5D封装方面取得了进展。

先进封装对光刻、刻蚀等晶圆级设备精度等性能的要求低于前道工艺。国产前道设备厂商向先进封装领域布局属于技术降维，如华海清科（CMP设备）、盛美上海（电镀）、芯源微（涂胶显影、临时键合与解键合）、中微公司（TSV深硅刻蚀）、拓荆科技（混合键合设备）等是该领域主要布局厂商，未来在国内先进封装产线有望占据较高份额。

华为下一代的昇腾训练芯片和终端麒麟芯片，有望采用3D封装技术，如通过3DSRAM等。苹果将在2025年推出M5芯片，采用台积电的SoIC（3D封装）技术，2025年有望成为3D封装元年。

来源：小柯要加油