本文援引於報告《2019年中國ASIC芯片行業概覽》，首發於頭豹科技創新網（www.leadleo.com）。
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ASIC芯片為運算精度升級提供解決方案
ASIC芯片針對固定算法做最優化設計，是針對用戶對特定電子系統的需求，從底層算法架構設計、製造的專有應用程序芯片。相對CPU、GPU、FPGA等芯片，ASIC芯片在體積、能耗、價格、製造成本等方面具備多元優勢。在深度學習等領域海量數據並行運算需求推動下，ASIC芯片設計和製造工藝不斷升級。遠期ASIC芯片將在自動駕駛、智慧安防、智慧工業等場景發揮更大作用，提升智慧設備運算精度。
ASIC芯片定義及分類
ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片是專用集成電路，是針對用戶對特定電子系統的需求，從根級設計、製造的專有應用程序芯片，其計算能力和計算效率可根據算法需要進行定製，是固定算法最優化設計的產物。ASIC芯片模塊可廣泛應用於人工智能設備、虛擬貨幣挖礦設備、耗材打印設備、軍事國防設備等智慧終端。在硬件層面，ASIC芯片由基本硅材料、磷化鎵、砷化鎵、氮化鎵等材料構成。在物理結構層面，ASIC芯片模塊通常包括32位微處理器、存儲器塊、網絡電路等。
根據定製程度不同，ASIC芯片可被分為全定製ASIC芯片、半定製ASIC芯片及可編程ASIC芯片。
中國ASIC芯片行業產業鏈分析
中國ASIC芯片行業產業鏈由上游底層算法設計企業、IP核授權企業、晶圓和流片代工廠、專用材料及裝備供應商，中游各類ASIC芯片產品製造企業、封測企業及下游包括移動設備製造商、智能家電製造商、工業設備製造商等在內的終端智慧設備製造企業組成。
上游：
上游算法設計企業及IP核授權企業為中游ASIC芯片企業提供芯片算法底層架構，流片代工廠負責測試芯片算法成功率。晶圓代工廠及其他專用材料、裝備供應商為中游企業提供製造芯片所需硬件。ASIC芯片製造商委託上游企業進行算法開發的費用平均約為200萬元。當前中國主流晶圓廠約30家，在規格上分別涵蓋8英寸晶圓、12英寸晶圓。其中，8英寸晶圓廠相對12英寸晶圓廠數量較多。
中游：
中游ASIC芯片企業負責設計、製造、測試芯片產品。實力較強的ASIC芯片企業可擴展業務至底層算法架構設計環節，整合芯片、模塊及終端產品形態一體式解決方案向下遊各類終端設備製造企業提供全定製或半定製運算產品和服務。中游不具備芯片設計能力的ASIC芯片企業平均盈利水平較低。
下游：
下游各領域智慧終端設備製造商是ASIC芯片產業鏈的變現終端。智能移動通信設備、智慧家電設備、高端區塊鏈運算設備、智慧工業設備等領域製造企業對中游ASIC芯片穩定性、高效性、低耗能等要求不斷提高。
未來隨5G移動網絡、自動駕駛、法定電子貨幣等領域產業發展，下游各類商業客戶可依託不斷升級的ASIC芯片產品佈局新營收點。ASIC芯片行業市場規模分析
全球ASIC芯片銷售規模增速緩慢。2014年至2018年，全球範圍ASIC芯片產品銷售規模年複合增長率約為14.5%。2018年，中國ASIC芯片產品銷售規模約佔全球銷售規模3.2%，約超過60億元。中國ASIC芯片產品銷售規模預計於2023年接近全球銷售規模10%。中國ASIC芯片銷售規模可能於未來幾年持續增長，影響因素包括邊緣計算領域推動、消費性電子產品市場擴張等。
中國ASIC芯片行業驅動因素分析
· 深度學習運算驅動ASIC芯片工藝升級
深度學習場景下，機器算法訓練模型對芯片運算速度、效率、能耗等層面要求提高，驅動ASIC芯片設計和製造工藝經歷多輪升級，向自動化和小製程方向演進。現階段商用ASIC芯片開始從40納米、55納米等製程規格向14納米、7納米規格邁進。隨製造工藝升級，芯片算力呈現指數級增長趨勢。伴隨機器訓練技術和電子信息技術快速發展，ASIC芯片設計方式從全手工模式逐漸過渡到計算機輔助設計模式，並不斷向電子自動化設計模式升級。
· MEMS協同設計推動ASIC算法開發
MEMS器件製造過程與集成電路類似，採用批處理式微製造技術。因製造工藝相似，MEMS器件與ASIC芯片集成潛力較高，協同設計有助於提升可編程類ASIC芯片性能。高性能MEMS傳感器件中，ASIC芯片成本約達到33%。在算法融合需求驅動下，MEMS器件中ASIC芯片結構趨於複雜，成本佔比將持續走高。 ASIC芯片與MEMS器件協同封裝可加速推動可編程ASIC芯片開發。
中國ASIC芯片行業發展趨勢
· 算法優化提高ASIC芯片通用性
ASIC芯片相對傳統芯片在專用算法領域具備更高效能，但現階段市場上ASIC模塊產品算法差異度高，缺乏通用性。遠期隨專用算法軟、硬件優化，ASIC芯片通用性能提升將成為行業發展一大趨勢。 如思科推出防火牆專用ASIC芯片在算法上採用網絡加速協議，高通推出基帶專用ASIC芯片採用通信協議、傅里葉變換等優化算法。
· ASIC將成自動駕駛系統核心
基於固定算法最優化設計的ASIC芯片將成自動駕駛運算系統主流核心模塊。該趨勢取決於但不限於以下因素：
（1） 高速自動駕駛環境下運算量爆發，ASIC可排除冗餘信息，滿足系統對運算精度的要求。
（2） ASIC芯片可實現高性能實時計算，有助於提升自動駕駛核心計算時效性和決策能力。
（3） ASIC芯片模塊能耗低，產生熱量低，有利於維持駕駛系統穩定性。
（4） ASIC芯片模塊可保證駕駛系統在不良天氣條件、溫度條件下保持計算穩定性。
深度見解
2019年下半年起，中國ASIC芯片市場開始進入初步成熟期，廠商數量激增。中國ASIC芯片行業預計於2020年下半年進入洗牌期，一批實力較弱的企業或被淘汰。2021年下半年後，該行業將邁入相對穩定競爭階段。未來隨智慧終端設備尺寸減小，複雜度提升，ASIC芯片設計人員需克服芯片靈活性與小尺寸之間的衝突，以更加優化的電路空間設計，為用戶提供以專用度為主，靈活度為輔的高效運算解決方案，引領異構計算升級潮流。
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