嵌入式CPU是指嵌入在SoC芯片中負責控制信息處理和運行軟件程序的IP核，為SoC芯片的控制和運算核心，因為技術實現(xiàn)難度高，長期以來為國外龍頭企業(yè)所壟斷。

在嵌入式CPU IP授權領域，ARM占據(jù)絕對領先地位。根據(jù)ARM官網(wǎng)介紹，2018年全球基于ARM授權的芯片出貨量約為229億顆，2018年中國基于ARM授權的芯片出貨量約為100億顆，95%中國設計的SoC芯片都是基于ARM的CPU技術。ARM架構處理器在智能手機芯片、可穿戴設備、物聯(lián)網(wǎng)微控制器等領域占到90%以上市場份額。

近段時間，國內一家聚焦于嵌入式CPU技術的公司國芯科技申請科創(chuàng)板上市獲得受理，引起業(yè)界的關注。這家公司自設立以來，持續(xù)專注于國產嵌入式CPU的研發(fā)與產業(yè)化，2006年實現(xiàn)國產嵌入式CPU累計上百萬顆應用，2008年實現(xiàn)累計上千萬顆應用，2015年實現(xiàn)累計上億顆應用，為國產嵌入式CPU產業(yè)化應用領先企業(yè)之一。

截至2020年6月末，國芯科技已累計為超過80家客戶提供超過110次的CPU IP授權，在信息安全、汽車電子和工業(yè)控制、邊緣計算和網(wǎng)絡通信等關鍵領域，為實現(xiàn)芯片的安全自主可控和國產化替代提供關鍵技術支撐。

國芯科技可提供8大系列40余款CPU IP核

國芯科技的業(yè)務主要分為三大部分，包括提供IP授權、芯片定制服務和自主芯片及模組產品。從其營業(yè)收入來看，自主芯片及模組產品業(yè)務占比較大，2020年1-6月間，該業(yè)務占比為41.93%，其他兩項業(yè)務芯片定制服務和IP授權業(yè)務分別占比39.54%和18.53%。

國芯科技上述三大業(yè)務以其自主可控的嵌入式CPU技術為基礎，互相之間有所聯(lián)系。

IP授權業(yè)務：國芯科技將自主可控的嵌入式CPU內核及其SoC芯片設計平臺授權給客戶使用，并向客戶提供相關的全套技術文件資料，供其進行后續(xù)的芯片設計與量產。

嵌入式CPU內核方面，國芯科技基于M*Core、PowerPC和RISC-V三大指令集，設計了具有自主知識產權的8大系列40余款CPU核。

SoC芯片設計平臺方面，國芯科技通過基于自主可控的嵌入式CPU核、自主研發(fā)的外圍應用IP模塊并結合外部采購的部分外圍IP模塊，建立了面向信息安全、汽車電子和工業(yè)控制、邊緣計算和網(wǎng)絡通信三大SoC芯片設計平臺，可以幫助客戶快速準確實現(xiàn)芯片設計，提升客戶設計效率，有效減少客戶產品進入市場的時間。

芯片定制服務：國芯科技基于自主可控的嵌入式CPU內核和面向應用的SoC芯片設計平臺，為客戶提供定制芯片設計服務與定制芯片量產服務。

定制芯片設計服務主要指公司基于自主可控的嵌入式CPU核與SoC芯片設計平臺，根據(jù)客戶在芯片功能、性能、功耗、成本等方面的定制化需求，進行芯片定義與芯片設計，形成版圖后由公司或者客戶委托晶圓廠、封裝測試廠進行晶圓生產與封裝測試，并最終向客戶交付通過測試、驗證的樣片。

定制芯片量產服務指公司根據(jù)客戶的需求，依據(jù)其提供的版圖或者樣片，為其提供量產服務，并向其交付合格的晶圓或者芯片產品。

自主芯片及模組產品：國芯科技的自主芯片及模組產品以信息安全類產品為主，聚焦于“云”到“端”的安全應用，覆蓋云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能存儲、工業(yè)控制和金融電子等關鍵領域，以及服務器、汽車和智能終端等重要產品。

根據(jù)招股書顯示，國芯科技此次公開發(fā)行股票所募集的資金將用于云-端信息安全芯片設計及產業(yè)化項目、基于于C*CoreCPU核的SoC芯片設計平臺設計及產業(yè)化項目、基于RISC-V架構的CPU內核設計項目。

嵌入式CPU IP授權領域 Arm一家獨大

嵌入式CPU是指嵌入在SoC芯片中負責控制信息處理和運行軟件程序的IP核，為SoC芯片的控制和運算核心。嵌入式CPU與普通臺式計算機的CPU設計在基本原理上相似，但要求功耗低、性能高、面積小、應用適應性強，需綜合兼顧功耗、性能和成本等指標要求，因此嵌入式CPU的研發(fā)和產業(yè)化應用需要實現(xiàn)系列化、定制化和平臺化。

嵌入式CPU的技術實現(xiàn)難度高，長期以來為國外龍頭企業(yè)所壟斷。技術層面，嵌入式CPU技術主要涉及CPU指令集、CPU內核與SoC芯片三個層次。

微架構設計為嵌入式CPU最核心的技術之一，決定了嵌入式CPU內核的性能、功耗等核心指標。目前國內外絕大部分芯片設計企業(yè)通過購買取得成熟嵌入式CPU內核授權的方式進行芯片設計，少數(shù)國際頂級芯片設計企業(yè)如高通、蘋果等通過獲得指令集授權，自行設計嵌入式CPU內核。

由于嵌入式CPU微架構設計具有較高的技術門檻和生態(tài)系統(tǒng)要求，目前全球僅有ARM、SiFive等少數(shù)巨頭具備長期投入嵌入式CPU的設計研發(fā)能力，并對外開展授權業(yè)務。國內能兼容主流指令集、具有自主知識產權嵌入式CPU微架構設計能力的研發(fā)單位除國芯科技外，主要為龍芯中科和平頭哥。

ARM是全球領先的半導體IP供應商，主要設計開發(fā)嵌入式CPUIP以及相關技術和軟件，截至2018年末，ARM架構的芯片在全球手機市場上的份額超過90%，為全球嵌入式CPUIP授權市場龍頭企業(yè)。

SiFive成立于2015年，是全球領先的商用RISC-V處理器IP和硅解決方案的供應。SiFive推出了基于RISC-V架構的多種嵌入式CPUIP，覆蓋多性能多場景的處理器設計需求。

龍芯是我國最早研制的高性能通用處理器系列，于2001年在中科院計算所開始研發(fā)。2010年，龍芯中科技術有限公司正式成立并開始市場化運作。龍芯中科致力于龍芯系列CPU設計、生產、銷售和服務。

平頭哥是阿里全資的半導體芯片業(yè)務主體，主要針對下一代云端一體芯片新型架構開發(fā)數(shù)據(jù)中心和嵌入式IoT芯片產品。平頭哥從云和端兩個方面進行軟硬深度協(xié)同的技術創(chuàng)新，目標是讓數(shù)據(jù)和計算更普惠，持續(xù)拓展數(shù)據(jù)技術的邊界。

嵌入式CPU未來市場前景可期

SoC芯片在嵌入式CPU內核的基礎上集成了片上Flash、RAM以及各種功能電路模塊等外圍器件。SoC芯片的應用領域非常廣泛，幾乎涉及國民經(jīng)濟各大領域，包括智能手機、平板電腦、智能家電、智能家居等消費級領域，網(wǎng)絡通信、信息安全、汽車電子、工業(yè)控制與自動化、智能電網(wǎng)、高鐵、電力等工業(yè)級領域，以及物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興應用領域，市場空間巨大。

未來，隨著消費電子產品的技術迭代優(yōu)化、工業(yè)自動化與智能化程度的提升、5G商用化進程的推進將帶動物聯(lián)網(wǎng)等新興領域的爆發(fā)，SoC芯片應用前景可期。作為SoC芯片的核心與基礎，嵌入式CPU具有廣闊的市場空間與長期向好的市場前景。

以SoC芯片中主要的通用性芯片產品MCU為例，根據(jù)ICinsights數(shù)據(jù)，在經(jīng)歷2016年MCU市場規(guī)模和出貨量衰退后，MCU市場規(guī)模和出貨量大幅提高。MCU市場規(guī)模在2019年增長9.3%至204億美元，2019年MCU出貨量也從2018年306億顆上升到342億顆，增長幅度達11.7%。預計到2022年MCU市場規(guī)模將達到239億美元，出貨量達到438億顆。

另外嵌入式CPU國產替代需求強烈。中國是全世界最大的半導體消費國家，但自給率仍然處于較低水平，特別是在高端核心芯片領域，自給率程度極低。部分核心領域，例如CPU、GPU、FPGA芯片等方面，國產化程度較低。嵌入式CPU應用的典型領域，如工業(yè)應用MCU等自給率僅有2%。

在中美貿易摩擦日趨激烈的背景下，作為其中重要組成部分的嵌入式CPU，其國產化替代已刻不容緩。特別是對于自主可控要求較高的應用場合，如信息安全、汽車電子和工業(yè)控制、邊緣計算和網(wǎng)絡通信等關鍵領域，對自主可控國產嵌入式CPU的需求更為強勁和迫切。

從供給端看，國內本土廠商進行SoC芯片設計，絕大多數(shù)依靠國際主流嵌入式CPU廠商提供的成熟CPUIP授權。在國家重大需求和關鍵應用領域，直接使用國際廠商的嵌入式CPU核存在發(fā)展路徑受制于人、自主可控性差等問題，因此基于自主可控和供應鏈安全的要求，急需實現(xiàn)嵌入式CPU的國產化替代。

可見，國芯科技、平頭哥等具有自主知識產權、深厚技術積累、產業(yè)化應用較為成熟的國產嵌入式CPU廠商將迎來廣闊的發(fā)展空間。