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一、定义及分类
二、行业政策
三、发展历程
四、行业壁垒
1、技术壁垒
2、知识产权壁垒
3、人才壁垒
4、客户壁垒
5、供应链资源壁垒
6、资金壁垒
五、产业链
六、行业现状
七、发展因素
1、有利因素
2、不利因素
八、竞争格局
九、行业趋势

DSP芯片

摘要:TI公司产品在我国占据市场份额的80%左右,ADI公司居第2位,在这些公司的帮助下,国内DSP逐渐发展。据统计,截至2022年我国DSP芯片行业市场规模约为167.02亿元。


一、定义及分类


DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。DSP芯片型号多种多样,分类也有很多种方法。按基础特性分为静态DSR芯片和一致性DSP芯片;按用途分为通用DSP芯片和专用DSP芯片;按DSP芯片处理的数据格式分为定点DSP芯片和浮点DSP芯片。


二、行业政策


政策对DSP芯片产业的发展有着重要的影响,近年来我国颁布一系列DSP芯片行业发展利好政策,支持DSP芯片产业的发展。政策主要包括提供税收优惠、财政补贴、资金支持等经济激励措施,吸引投资和扶持创新企业。政府还会建立产业园区和孵化基地,提供研发机构、实验室等基础设施支持,加大对DSP芯片领域人才的培养和引进力度,通过高校、研究机构和企业合作,推动人才培养计划和人才交流项目,提高人才的专业化技术水平和创新能力。近年来我国DSP芯片行业相关政策主要有《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》《制造业可靠性提升实施意见》《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》《产业结构调整指导目录(2024年本)》等。


三、发展历程


20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速地发展。在DSP芯片出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快,根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日益迫切的社会需求。


20世纪70年代,DSP芯片的理论和算法基础已成熟。但那时的DSP仅仅停留在教科书上,即使是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的,其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。1982年世界上诞生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作,虽然功耗和尺寸稍大,但运算速度却比微处理器快了几十倍。DSP芯片的问世是个里程碑,它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期,随着CMOS工艺的DSP芯片应运而生,其存储容量和运算速度都得到成倍提高,成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。


四、行业壁垒


1、技术壁垒


芯片作为电子产品的核心部件,对可靠性、稳定性、集成度等性能指标有较高的要求。一款芯片在批量生产前需要进行多次研发调试、测试及送样,研发周期较长,成本较高,对技术要求较高。同时,芯片设计涉及电路、软件等多方面的知识,芯片设计企业需要熟练掌握各种元器件的应用特性和配套的软硬件技术,也需要熟悉产品应用的技术背景、系统集成接口、生产工艺、现场环境等各种关键特性,均对技术水平提出了较高要求。因此,DSP芯片行业存在一定的技术壁垒。


2、知识产权壁垒


DSP的发展相对比较封闭,既不开源,也不会采用授权模式,导致会有很高的知识产权壁垒。巨头们的DSP指令集都各不相同,并且不对外授权,国产DSP想要自己定义一套指令集的难度不大,但仅凭一己之力很难构建一整套工具链和生态。


3、人才壁垒


芯片行业是典型的技术密集型行业,对研发人员的专业素养、行业经验皆具有极高的要求。由于相关产业人才培养周期长且分工明确,从外部招聘或从内部培养合格的研发团队皆需要较高的成本。核心技术团队竞争力不足将严重掣肘企业的芯片设计能力及效率,导致在激烈的性能、价格比较中缺乏竞争力,从而影响企业盈利能力。因此,专业、稳定的工程师团队是保证企业持续健康发展的重要保障。因此,DSP芯片行业存在一定的人才壁垒。


4、客户壁垒


芯片产品的性能对终端产品的质量、客户体验具有重要影响,因此,终端客户对于产品中所用芯片的一致性、稳定性具有极高的要求,同时对供应商设置较高门槛且审核周期多达一年甚至更长,选择供应商则倾向于长期合作。因此,企业若能够进入核心客户的供应商体系,则能够取得相较于其他竞争对手的比较优势。因此,DSP芯片行业存在一定的客户壁垒。


5、供应链资源壁垒


集成电路设计企业多采取Fabless模式,主要供应商为晶圆和封测厂商。其中,晶圆供应商由于对资金及设备要求极高,集中度高,议价权大。尤其在产能紧张时,会根据芯片设计企业的需求、实力等因素安排生产,故若芯片设计企业的订单未能如期获得晶圆厂商的生产安排,将导致产品交付延期,造成现金流趋紧等一系列问题。良好的供应链关系及资源是集成电路设计企业正常运营、产品按时交付的重要保证。因此,DSP芯片行业存在一定的供应链资源壁垒。


6、资金壁垒


为满足客户差异化需求,紧跟市场变化,进而保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞争力,企业需进行持续的研发投入。一款芯片从设计到成功量产需要投入高额的人力成本的资金费用,若无足够的资金实力维持高额的各类研发支出,新进入者则无法和已取得一定市场份额的优势企业进行有力的竞争。因此,DSP芯片行业存在一定的资金壁垒。


五、产业链


DSP芯片上游原材料包括芯片设计、半导体材料、半导体设备等;中游为DSP芯片制造业,下游主要应用于通信、消费电子、军事、航空航天、仪器仪表等领域。DSP是由通用计算机中的CPU演变而来的,和工业控制计算机相比,DSP这种单片机具有多重优势:一是系统结构简单,使用方便,实现模块化;二是可靠性高,可保持长时间无故障工作;三是处理功能强,速度快;四是控制功能强;五是环境适应能力强。从DSP芯片下游应用结构来看,通信领域具有较高的技术要求,单颗价值量相对较大,同时市场需求量也保持在较高的水平,其市场占比较为稳定,总体处于增长态势。

DSP芯片行业产业链
芯片设计
半导体材料
信越化学工业株式会社
东京应化工业株式会社
The Linde Group
cabot
陶氏化学公司
宁波江丰电子材料股份有限公司
福建阿石创新材料股份有限公司
上海硅产业集团股份有限公司
有研新材料股份有限公司
宁波江丰电子材料股份有限公司
有研新材料股份有限公司
福建阿石创新材料股份有限公司
上海新阳半导体材料股份有限公司
有研半导体硅材料股份公司
半导体设备
北方华创科技集团股份有限公司
中微半导体设备(上海)股份有限公司
盛美半导体设备(上海)股份有限公司
杭州长川科技股份有限公司
拓荆科技股份有限公司
芯原微电子(上海)股份有限公司
上游
德州仪器(TI)
模拟器件公司(ADI)
摩托罗拉(Motorola)公司
国睿科技股份有限公司
中游
通信
消费电子
军事
航天航空
下游


六、行业现状


1983年中科院声学所得到一片TI公司第一代TMS32010DSP芯片,迈出了对DSP的应用研究步伐;1985年成功研制出一种新型语音编码器,这是我国最早的DSP应用产品。TI公司产品在我国占据市场份额的80%左右,ADI公司居第2位,在这些公司的帮助下,国内DSP逐渐发展。据统计,截至2022年我国DSP芯片行业市场规模约为167.02亿元。


七、发展因素


1、有利因素


1国家政策支持


集成电路行业为国民经济战略性行业,是现代信息技术行业发展的基础,是一个国家科技实力的重要体现,对保障国家信息及战略安全具有重要作用。为促进集成电路行业发展,我国各级政府制定了系列产业发展支持政策。一方面,为规范行业发展,国家先后出台系列发展纲领及指引,如《“十四五”数字经济发展规划》《鼓励外商投资产业目录(2022年版)》《制造业可靠性提升实施意见》《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》《产业结构调整指导目录(2024年本)》等政策。


另一方面,为保护行业知识产权,国家先后出台多项规范政策,如《集成电路设计企业及产品认定暂行管理办法》《集成电路布图设计保护条例》《集成电路布图设计保护条例实施细则》;此外,为支持行业发展,减轻行业税赋,国家先后出台多项税收优惠政策,如《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》《财政部、国家税务总局关于企业所得税若干优惠政策的通知(2008)》《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》。上述政策的推出为DSP芯片行业健康稳定发展提供有力保障。


2集成电路产业链上下游不断完善带来的成本下降


集成电路产业的设计、晶圆制造、封装测试是一个协调发展的整体。目前,全球整体集成电路产业已经呈现出产能过剩的现象,而国内集成电路产业高速前进。消费终端市场的历次变革带动全球集成电路曼联直播发展,产业链逐渐向亚太地区转移。集成电路作为电子设备的核心零部件,其发展路径一直紧跟着下游消费终端需求的演变,随着消费终端市场主流电子产品的更新换代而不断向前发展。

近年来全球集成电路市场规模稳中有升,在区域分布上,顺应产业发展、中国曼联等新兴国家市场崛起的趋势,集成电路产业逐渐从欧美、日本等传统集成电路优势地区向亚太地区转移,产业转移使得亚太地区集成电路技术水平和市场规模迅速成长。


3国内庞大的消费市场是我国DSP芯片行业持续发展的另一重要驱动力


国内庞大的消费市场是我国DSP芯片行业持续发展的另一重要驱动力。在产业需求端,我国市场拥有庞大的终端消费群体,并在快速更新的技术潮流下不断催生旺盛的消费需求,市场收入在全球的占比稳步提升。广阔的下游市场空间为我国半导体及集成电路产业的快速增长提供了源源不断的动力,塑造了健康有序发展的良好市场环境。2019年以来受国际贸易摩擦,以及中兴和华为事件的影响,供应链安全得到重视,不少DSP芯片需求企业和集成电路产业链相关企业将眼光转向国内,在国内寻求相关供应商,我国DSP芯片产业迎来了新的发展机遇。


2、不利因素


1曼联直播要素积累不足


国内集成电路行业缺少领军人才,企业技术和管理团队稳定性不高。企业小散弱,700多家集成电路设计企业收入总和仅约是美国高通公司的60-70%。制造企业量产技术落后国际主流两代,关键装备、材料基本依赖进口。全行业研发投入不足英特尔一家公司的六分之一。产业核心专利少,知识产权布局结构问题突出。巨头们的DSP指令集都各不相同,并且不对外授权,国产DSP想要自己定义一套指令集的难度不大,但仅凭一己之力很难构建一整套工具链和生态。


2内需市场优势发挥不足


“芯片-软件-整机-系统-信息服务”产业链协同格局尚未形成。我国DSP芯片设计与快速变化的市场需求结合不紧密,难以进入整机领域中高端市场。跨国公司之间构建垂直一体化的产业生态体系,国内企业只能采取被动跟随策略。芯片设计企业的高端产品大部分在境外制造,没有与国内集成电路制造企业形成协作发展模式。同时,如何吸引开发者和客户使用国产DSP芯片是一个更大的挑战。


3企业造血能力较弱


DSP芯片骨干企业虽已初步形成一定盈利能力但不巩固,自我造血机能差,无法通过技术升级和规模扩张实现良性发展。


八、竞争格局


目前,世界上DSP芯片制造商主要有3家:德州仪器(TI)、模拟器件公司(ADI)和摩托罗拉(Motorola)公司,其中TI公司独占鳌头,占据绝大部分的国际市场份额,ADI和摩托罗拉公司也有一定市场。华睿、魂芯DSP芯片逐步打破国外垄断。全球DSP芯片市场的厂商集中度很高,德州仪器,ADI等巨头的市场占有率高。同时,近年来DSP芯片行业中的并购事件也层出不穷,各大实力厂商也都希望通过并购快速实现在新兴领域应用,比如自动驾驶、物联网、人工智能等布局,抢占未来市场。而国内市场中,国外模拟芯片仍然占绝绝大部分市场份额,国产DSP芯片市场占比较低。


九、行业趋势


集成电路行业的发展遵循摩尔定律,在芯片设计方面,随着5G、物联网技术的普及,DSP芯片下游应用端需求趋向多样化,产品性能日益提升,将会推动DSP芯片设计行业研发新技术、新产品,亦推动DSP芯片制造行业不断推出新制程、新工艺;在晶圆制造环节,制程工艺日益精进;在封装测试方面,各种类型封装技术相继推出,以满足不同细分领域芯片的封装需求。随着未来新型需求的出现,DSP芯片行业技术水平将继续加速变革。


2018年以来,我国半导体及集成电路行业不断受到美国刻意打压,贸易摩擦不断,核心技术及设备受到进口管制,对集成电路行业的全球化发展带来了不利影响。贸易摩擦的持续存在对国内集成电路行业发展带来了不利影响,但也为国内集成电路企业带来了发展机遇,亦将加快集成电路的国产替代进程。只要各方合力、加强研发、坚持不懈,相信中国曼联的DSP芯片产业终将会像中国曼联火热发展的航天、核电、高铁产业一样,一步步走到国际化舞台的更前列,释放出熠熠光辉。未来我国DSP芯片行业技术朝DSP芯核集成度越来越高、可编程DSP芯片将是未来主导产品与定点DSP占据主流三个方向发展。

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据统计,截至2022年我国DSP芯片行业市场规模约为167.02亿元;受产品品牌、性能、应用领域等因素的影响,国内DSP芯片产品价格分化明显,其中在军工及航空航天领域部分产品价格高达数千元,而部分消费音频领域DSP芯片产品售价仅20元左右。

DSP芯片 2023-07-09

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