中国ASIC芯片行业报告（75页）

结构化门阵列 ASIC 芯片：该结构包括基本门阵列行及嵌入块。嵌入块可提高线路布局 灵活度，但对芯片体积构成限制。该结构下，线路布局面积使用效率较高，设计成本较低， 周转时间较短（见图 2-5）。该类 ASIC 芯片由选自标准单元库的逻辑单元构成。设计人员可按算法需求自行布置标 准单元。除标准单元外，微控制器、微处理器等固定块也可用于标准单元 ASIC 芯片架构（见 图 2-6）。PLD 亦称可编程逻辑器件，在结构上包括基础逻辑单元矩阵、触发器、锁存器等，其互 连部分作为单个模块存在。设计人员通过对 PLD 进行编程以满足部分定制应用程序需求。  （2） ASIC 芯片可根据终端功能不同分类为 TPU 芯片、BPU 芯片和 NPU 芯片。  ① TPU 为张量处理器，专用于机器学习。如 Google 于 2016 年 5 月研发针对 Tensorflow 平台的可编程 AI 加速器，其内部指令集在 Tensorflow 程序变化或更 新算法时可运行。  ② BPU 是大脑处理器，是由地平线科技提出的嵌入式人工智能处理器架构。  ③ NPU 是神经网络处理器，在电路层模拟人类神经元和突触，并用深度学习指令集 直接处理大规模电子神经元和突触数据。  2.2 ASIC 芯片特点  CPU 等传统芯片通过读取、执行外部程序代码指令而生成结果，相对而言，ASIC 芯片 读取原始输入数据信号，并经内部逻辑电路运算后直接生成输出信号。  （1） 优点：  相对 CPU、GPU、FPGA 等类型芯片，ASIC 芯片在专用系统应用方面具备多元优势（见 图 2-7）。  ① 面积优势：ASIC 芯片在设计时避免冗余逻辑单元、处理单元、寄存器、存储单元等架 构，以纯粹数字逻辑电路形式构建，有利于缩小芯片面积。应对小面积芯片，同等规格 晶圆可被切割出更多数量芯片，有助于企业降低晶圆成本。

中国 ASIC 芯片行业产业链由上游底层算法设计企业、IP 核授权企业、EDA 工具供应 商、晶圆和流片代工厂、专用材料及设备供应商，中游各类 ASIC 芯片制造商、封测厂商及 下游包括移动设备制造商、智能家电制造商、工业产品制造商等在内的终端设备制造企业构 成（见图 2-8）。上游算法设计企业及 IP 核授权企业为中游 ASIC 芯片企业提供芯片算法底层架构，流 片代工厂负责测试芯片算法效果。晶圆厂及其他专用材料、装备供应商为中游企业提供制造 芯片所需硬件。  中游 ASIC 芯片企业负责设计、制造、测试芯片模块产品。实力较强的 ASIC 芯片企业 可扩展业务至底层算法架构设计环节，整合芯片、模块及终端产品形态一体式解决方案向下 游各类终端设备制造企业提供全定制或半定制运算产品和服务。中游不具备芯片设计能力的 ASIC 芯片企业平均盈利水平较低，具备小制程 ASIC 芯片设计能力的企业平均盈利水平显 著高于其他同业竞争者。  下游各领域智慧终端设备制造商是 ASIC 芯片产业链的变现终端。智能移动通信设备、 智慧家电设备、高端区块链运算设备、智慧工业设备等领域制造企业对中游 ASIC 芯片稳定 性、高效性、低耗能等要求不断提高。下游企业消费主体采用优质 ASIC 芯片可最大化自身 产品、服务附加值。未来随 5G 移动网络、自动驾驶、法定电子货币等领域产业发展，下游 各类商业客户可依托不断升级的 ASIC 芯片产品布局新营收点。