2024年中國算力芯片行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢研判：下游算力需求不斷攀升，算力芯片市場需求不斷增長 [圖]

內(nèi)容概況：算力芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游、中游和下游三個部分。上游主要涉及算力芯片設計所需的半導體原材料和半導體設備供應，主要原材料包括硅片、光刻膠、濺射靶材、電子特氣等。主要半導體設備包括單晶爐、光刻設備、PVD設備、檢測設備等。中游則是芯片的設計、制造、封裝和測試環(huán)節(jié)，下游則是芯片的應用領域，包括數(shù)據(jù)中心、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等多個行業(yè)。2023年中國GPU市場規(guī)模為807億元，較上年增長32.78%。隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等領域的快速發(fā)展，對高性能GPU的需求日益增長。近年來，中國CPU行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)擴大。2023年，中國CUP市場規(guī)模達到2160.32億元。并在未來幾年內(nèi)保持快速增長。這一增長趨勢得益于數(shù)據(jù)中心行業(yè)的快速發(fā)展以及信創(chuàng)政策的推動，尤其是在高單價國產(chǎn)CPU應用領域的增長。隨著中國在5G、數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)自動化、汽車電子等領域的快速發(fā)展，對FPGA芯片的需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。2023年中國FPGA市場規(guī)模約為249.9億元，較上年增長19.68%。2023年全球ASIC市場規(guī)模為392億美元，較上年增長2.35%。

關鍵詞：算力芯片、CPU、GPU、ASIC、FPGA

一、算力芯片行業(yè)定義及分類

算力芯片是指專門設計用于進行大規(guī)模計算和運算的集成電路芯片，是計算機系統(tǒng)中的核心組件，負責執(zhí)行各種計算任務和數(shù)據(jù)處理工作。它是一種高度集成的半導體芯片，通過電路設計和算法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的運算、存儲和傳輸。算力芯片的性能直接影響著計算機系統(tǒng)的運算速度、能效、響應時間和處理復雜任務的能力。算力芯片可以分為多種類型，包括中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、專用集成電路（ASIC）、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、神經(jīng)網(wǎng)絡處理器（NPU）、數(shù)字信號處理器（DSP）等。

算力芯片分類

二、算力芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

算力芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游、中游和下游三個部分。上游主要涉及算力芯片設計所需的半導體原材料和半導體設備供應，主要原材料包括硅片、光刻膠、濺射靶材、電子特氣等。這些材料是芯片制造的基礎，其質(zhì)量和性能直接影響芯片的性能和可靠性；主要半導體設備包括單晶爐、光刻設備、PVD設備、檢測設備等。這些設備是芯片制造過程中必不可少的工具，其技術水平和性能對芯片制造的質(zhì)量和效率有重要影響。中游則是芯片的設計、制造、封裝和測試環(huán)節(jié)，下游則是芯片的應用領域，包括數(shù)據(jù)中心、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等多個行業(yè)。

算力芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

三、算力芯片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游分析

光刻膠是半導體制造中的關鍵材料，用于在晶圓上形成電路圖案。我國光刻膠行業(yè)在過去幾年中取得了顯著的技術進步，特別是在KrF、ArF等高端光刻膠領域，一些國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了技術突破，部分產(chǎn)品性能達到國際先進水平，開始進入國內(nèi)外市場。2022年，我國光刻膠行業(yè)市場規(guī)模達到190.69億元。光刻膠在算力芯片制造過程中扮演著至關重要的角色。通過紫外線的照射，光刻膠能夠在硅片表面轉化成一個具有一定厚度的光刻膠層，并根據(jù)紫外線照射強度的不同形成不同線寬和間距的圖案。這一過程極大地提高了芯片圖形的制作精度，確保了算力芯片的高性能表現(xiàn)。在算力芯片追求高效能、低功耗、高密度的背景下，高精度的圖形制作是不可或缺的。

2019-2022年中國光刻膠市場規(guī)模情況

中國作為全球最大的半導體市場之一，其半導體硅片市場規(guī)模不斷增長。2023年中國半導體硅片市場規(guī)模約為164.85億元。半導體硅片是制造算力芯片的基石，幾乎所有的芯片都是在硅片上通過光刻、蝕刻、沉積等工藝制造而成。硅片的尺寸、純度、平整度等特性直接影響著芯片的性能和良率。大直徑硅片（如300mm）的使用能夠提高芯片制造的效率，降低成本，對于大規(guī)模生產(chǎn)高性能算力芯片至關重要。隨著算力需求的不斷增長，對芯片性能、功耗和成本的要求越來越高。這推動了半導體硅片制備技術的持續(xù)創(chuàng)新，如極低缺陷密度的硅片、大直徑硅片的量產(chǎn)、新型硅材料的開發(fā)等，為算力芯片的性能提升和成本優(yōu)化提供了物質(zhì)基礎。

2019-2023年中國半導體硅片市場規(guī)模情況

相關報告：智研咨詢發(fā)布的《中國算力芯片行業(yè)市場競爭態(tài)勢及發(fā)展前景研判報告》

四、算力芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

近年來，中國GPU行業(yè)在技術上取得了顯著進步，尤其是在高性能計算、人工智能、數(shù)據(jù)中心等領域。GPU不僅用于圖形處理，還廣泛用于科學計算、數(shù)據(jù)分析、深度學習等需要大量并行計算的領域。在中國市場，GPU的應用領域包括計算機游戲、虛擬現(xiàn)實、人工智能、圖像渲染、科學計算等。2023年中國GPU市場規(guī)模為807億元，較上年增長32.78%。隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等領域的快速發(fā)展，對高性能GPU的需求日益增長。中國作為全球第二大經(jīng)濟體和最大的互聯(lián)網(wǎng)市場，為GPU行業(yè)提供了廣闊的應用場景和市場需求。

2020-2023年中國GPU市場規(guī)模情況

近年來，中國CPU行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)擴大。2023年，中國CUP市場規(guī)模達到2160.32億元。并在未來幾年內(nèi)保持快速增長。這一增長趨勢得益于數(shù)據(jù)中心行業(yè)的快速發(fā)展以及信創(chuàng)政策的推動，尤其是在高單價國產(chǎn)CPU應用領域的增長。中國CPU行業(yè)在技術上取得了顯著進步，多家企業(yè)如龍芯、飛騰、申威、兆芯、海光等，已經(jīng)研發(fā)并推出了多款基于自主指令集架構的CPU產(chǎn)品，涵蓋了服務器、個人電腦、嵌入式系統(tǒng)等多個領域。這些CPU在性能、功耗、安全性等方面持續(xù)提升，逐步縮小與國際先進水平的技術差距。

2019-2023年中國CPU市場規(guī)模情況

隨著中國在5G、數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)自動化、汽車電子等領域的快速發(fā)展，對FPGA芯片的需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。這些行業(yè)對高性能、高靈活性和可定制性的計算解決方案有強烈需求，而FPGA正好滿足了這些要求。2023年中國FPGA市場規(guī)模約為249.9億元，較上年增長19.68%。FPGA不同于傳統(tǒng)的CPU或GPU，它是一種可編程的集成電路，能夠在芯片出廠后由用戶通過軟件編程來定義其邏輯和功能。能夠提供高度并行的計算能力和靈活的硬件可編程性，非常適合于執(zhí)行特定的計算密集型任務。與CPU相比，F(xiàn)PGA可以提供更高的并行性和更低的延遲，對于某些特定算法和應用，如信號處理、加密解密、圖像處理、機器學習加速等，F(xiàn)PGA能夠提供比通用處理器更高的性能和能效。

2019-2023年中國FPGA市場規(guī)模情況

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領域的快速發(fā)展，市場對高性能、低功耗、高集成度的定制化芯片需求顯著增加。ASIC能夠針對特定應用進行優(yōu)化設計，提供比通用芯片更高的效率和性價比，因此在這些領域得到了廣泛應用。2023年全球ASIC市場規(guī)模為392億美元，較上年增長2.35%。ASIC是為特定應用而定制的集成電路。與通用處理器（如CPU或GPU）相比，ASIC在設計之初就針對特定應用進行了優(yōu)化，因此在處理該應用相關的任務時，能夠提供更高的性能和更低的功耗。這種優(yōu)化使得ASIC在處理特定算法或數(shù)據(jù)時，能夠展現(xiàn)出極高的算力，遠超通用處理器。在算力芯片的范疇內(nèi)，ASIC占據(jù)了重要的一席之地。特別是在加密貨幣挖礦、數(shù)據(jù)中心、云計算、人工智能等領域，ASIC芯片以其卓越的性能和能效比，成為了這些領域不可或缺的關鍵部件。

2019-2023年全球ASIC市場規(guī)模情況

五、中國算力芯片行業(yè)未來發(fā)展趨勢

1、市場需求持續(xù)增長

隨著全球數(shù)字化、智能化趨勢的加速推進，各行各業(yè)對算力芯片的需求持續(xù)增長，成為推動中國算力芯片行業(yè)發(fā)展的強勁動力。從數(shù)據(jù)中心到邊緣計算，從人工智能到物聯(lián)網(wǎng)，從5G通信到自動駕駛，每一個領域都對高性能、低功耗、高集成度的算力芯片有著迫切的需求。例如，在數(shù)據(jù)中心領域，云計算的普及和大數(shù)據(jù)處理的需求推動了對高效能服務器芯片的大量需求；在自動駕駛領域，對實時數(shù)據(jù)處理和決策能力的要求，促使了對高算力、低延遲的車載芯片的需求激增；在人工智能領域，深度學習和神經(jīng)網(wǎng)絡的計算需求，催生了對專門優(yōu)化的AI芯片的廣泛需求。這些需求不僅推動了算力芯片市場規(guī)模的擴大，還促進了技術的迭代和創(chuàng)新，為中國算力芯片行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。

2、自主可控與國產(chǎn)化

在國際環(huán)境復雜多變的背景下，中國算力芯片行業(yè)加速推進自主可控和國產(chǎn)化進程，以保障供應鏈安全，提升技術自主能力。自主可控不僅意味著在芯片設計、制造、封裝測試等關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)國產(chǎn)化，還涵蓋了EDA軟件、IP核、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等整個生態(tài)鏈的自主可控。這不僅是為了降低對外部供應鏈的依賴，減少國際環(huán)境變化帶來的不確定性，更是為了掌握核心技術，提升行業(yè)競爭力。中國政府通過設立專項基金、稅收減免、科研項目資助等政策措施，大力支持算力芯片行業(yè)的自主可控發(fā)展。同時，企業(yè)層面也在不斷加大研發(fā)投入，提升技術創(chuàng)新能力，加速國產(chǎn)替代進程，推動中國算力芯片行業(yè)向更高水平邁進。

3、技術創(chuàng)新與產(chǎn)品升級

技術創(chuàng)新與產(chǎn)品升級是算力芯片行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動力，對于提升行業(yè)核心競爭力至關重要。中國算力芯片行業(yè)正不斷加大在先進制程技術、新材料、新架構、低功耗設計等領域的研發(fā)投入，推動芯片性能、能效和集成度的持續(xù)提升。例如，采用更先進制程技術的芯片能夠?qū)崿F(xiàn)更高的集成度和更低的功耗，而新材料的應用則有助于提升芯片的性能和可靠性。此外，針對特定應用領域的優(yōu)化設計，如AI加速器、高性能GPU、FPGA和ASIC等，能夠提供更高的計算效率和更低的延遲，滿足不同行業(yè)對算力的特定需求。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國算力芯片行業(yè)市場競爭態(tài)勢及發(fā)展前景研判報告》。智研咨詢是中國領先產(chǎn)業(yè)咨詢機構，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。