军工芯片“自主可控” 专题(45页深度报告):卧薪尝胆,三千越甲可吞吴

军民融合产业投资联盟2018-06-20 10:56:57

导读


2018年4月25日,《华尔街日报》援引知情者消息称,美国司法部正在调查华为是否违反美国对伊朗的有关制裁。


2018年4月16日,美国商务部宣布,禁止任何美国公司向中兴通讯出售零部件、商品、软件和技术等。2018年4月20日,中兴通讯董事长殷一民在发布会上表示:“这样的制裁将使公司立即进入休克状态”。


据中国社科院2014年《经济蓝皮书》中的数据,我国芯片90%依赖进口。故而在中美贸易战的大背景下,此事立即引发了国人对于半导体供应链安全性的担忧。基于此,市场有观点认为,我国军工芯片国产化率不足,很大一部分依赖进口,中兴事件表明我国军工芯片存在极大供应风险。照此观点推论,若中美关系破裂,美国完全切断我国半导体元器件供应,则我国部分装备列装甚至国防信息化都会受到严重影响。事实果真如此吗?


方正军工独家观点认为,市场不必对此担忧。中国军用芯片产业有别于民用领域,目前整体自主化率已处于较高水平,仅有DSP芯片等小部分高端领域国产化程度仍较低。因此,即使美国采取进一步的制裁措施,也不至于导致军用芯片产业全盘崩溃。从另一个角度看,在国防信息化建设背景下,信息化装备需求将加速释放,作为信息化装备核心之一的军工芯片市场空间广阔且战略意义重大。中兴事件后,国家高层和军队需求方反而会更加重视高端制造业自主可控能力的提升,进而为具有自主可控能力的企业提供更多政策、资金方面的支持,这将有助于具备自主可控能力的企业在市场竞争中获得更大的优势。


基本要点


1.军用芯片领域有别于民用领域,全产业链布局且整体自主化率已处于较高水平。核心层级军工芯片基本上能够实现自给自足,主要原因在于军用芯片和民用芯片在优化目标、对工艺先进性等方面有着不同的需求和针对性。了望智库指出,与民用电子元器件90%依靠进口不同,军用芯片由于一直受到美国禁运而投入较早,近20年的高强度投入已使得大部分芯片有了突破。民用芯片大量进口与核心层级军品芯片自给自足不矛盾,华睿系列芯片的成功研制也恰恰证明了我国国防核心装备信号处理自主安全可控,具有不可替代的战略意义。此外,随着军民融合战略逐渐推进,涌现出以耐威科技、紫光国芯、海特高新等为代表的优质军工电子领域“民参军”企业,与军工电子企业共同构成了较为完善的军工芯片全产业链布局。


2.受益于武器装备信息化,军用芯片市场空间巨大。步入信息化时代,以重视信息获取速度、作战空间多维化和作战时间迅疾短促为特点的信息化战争,推动装备信息化成为军队未来发展的必然趋势。军用芯片,作为整个军工电子产业的基石,是直接影响信息化武器装备性能、功能的核心因素之一。受益于武器装备信息化,军用MEMS传感器芯片、红外焦平面探测器芯片、FPGA芯片、DSP芯片、GPU芯片、IGBT芯片、射频芯片以及存储芯片等武器装备信息化核心电子元器件,未来市场空间巨大。


投资建议对于军工芯片领域,市场不必对此担忧。装备信息化已成必然趋势,具有高端制造业自主可控能力的企业有望获得更多政府的支持与市场的青睐。我们建议关注的标的有,国家队:四创电子(中电科38所,DSP)、国睿科技(中电科14所,DSP)、紫光国芯等;民参军:振芯科技、景嘉微、耐威科技、高德红外等。


风险提示:国防装备信息化推进速度不如预期,市场风险偏好较低



1. 引言

2018年4月25日,《华尔街日报》援引知情者消息称,美国司法部正在调查华为是否违反美国对伊朗的有关制裁。


2018年4月16日,美国商务部宣布,禁止任何美国公司向中兴通讯出售零部件、商品、软件和技术等。2018年4月20日,中兴通讯董事长殷一民在发布会上表示:“这样的制裁将使公司立即进入休克状态”。


据中国社科院2014年《经济蓝皮书》中的数据,我国芯片90%依赖进口。故而在中美贸易战的大背景下,此事立即引发了国人对于半导体供应链安全性的担忧。基于此,市场有观点认为,我国军工芯片国产化率不足,很大一部分依赖进口,中兴事件表明我国军工芯片存在极大供应风险。照此观点推论,若中美关系破裂,美国完全切断我国半导体元器件供应,则我国部分装备列装甚至国防信息化都会受到严重影响。事实果真如此吗?


方正军工独家观点认为,市场不必对此担忧。中国军用芯片产业有别于民用领域,目前整体自主化率已处于较高水平,仅有DSP芯片等小部分高端领域国产化程度仍较低。因此,即使美国采取进一步的制裁措施,也不至于导致军用芯片产业全盘崩溃。从另一个角度看,在国防信息化建设背景下,信息化装备需求将加速释放,作为信息化装备核心之一的军工芯片市场空间广阔且战略意义重大。中兴事件后,国家高层和军队需求方反而会更加重视高端制造业自主可控能力的提升,进而为具有自主可控能力的企业提供更多政策、资金方面的支持,这将有助于具备自主可控能力的企业在市场竞争中获得更大的优势。


2. 全产业链布局,中国军用芯片整体自主化率已较高

2.1 芯片定义、发展历程及产业规模


2.1.1 电子信息产业“皇冠上的明珠”:芯片


芯片,也称为集成电路或微电子,是在20世纪50年代—60年代发展起来的一种新型半导体器件,具体通过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。芯片技术主要包括设计技术、制造技术和封装测试技术,技术难度主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量生产及设计创新等能力上。


军用芯片,泛指应用在国防、军事领域的芯片,是现代军事技术的核心和基础,产品广泛应用于雷达、计算机、通信设备、导航设备、火控系统、制导设备和电子对抗设备等各类军事设备上。军用芯片在设计的优化目标、对制造工艺先进性的敏感性、使用的材料及对价格的关注度上较民品存在较大不同。首先,从设计优先级方面,军品更看重可靠性、环境适应性及抗各种辐射干扰能力,而民品更看重性能、功耗及成本。其次,从制造工艺敏感性方面,军品芯片对芯片工艺先进性指标的敏感度较民品弱,如F22战斗机的宝石柱航电系统采用486CPU、当今最先进的F35宝石台航电系统采用的仍是65纳米制造工艺的英特尔早期酷睿处理器,据悉这主要是因为60纳米级别之上的制造工艺在避免射线、电磁干扰及极端物理条件方面更具有优势。此外,军品芯片往往工作于环境十分严酷的宇航级、军用级,此环境下温度极端、高辐射、高干扰,与民用级、工业级芯片所处室温等简单环境工况截然不同,对材料的要求更为苛刻。与此同时,军用芯片价格往往较民品高很多,更高的利润空间给予了军用芯片更加宽裕的研制空间。

装备信息化作为打赢信息化战争的基础,是当下国防建设的必然趋势,正在战场感知、信息化作战平台、精确制导武器及各类电子战武器领域逐步启动。军用芯片的独立设计、制造能力是装备信息化的核心瓶颈,是国之重器。一般而言,芯片根据功能不同,可具体分为传感芯片、通信芯片、控制芯片、存储芯片、功率芯片及其他芯片。


2.1.2 我国芯片产业由技术封锁到自主研发的发展历程


总的来看,我国芯片产业的发展大致可分为四个阶段,分别是1956-1978年自力更生的初创期、1979-1989年改革开放后的探索发展期、1990-1999年重点建设时期、2000年以来的快速发展时期。

自2000年以来,我国的芯片产业进入了快速发展时期。在该时期内,国家及各级政府从财税、投融资环境、研究开发、进出口、人才等几个方面在国内市场加大了对芯片和相关软件产业的扶持力度,这些举措进一步优化了芯片产业发展环境,培育了一批具有实力和影响力的企业。


2.1.3 军民并起共促我国芯片产业持续快速增长


军民并起,需求快速增长。民用领域,智能手机、平板电脑、汽车电子、工业控制、仪器仪表以及智能照明、智能家居等物联网市场在消费需求方面刺激民用芯片快速发展。军用领域,武器装备信息化是重点“革命任务”,以军工芯片为代表的核心技术是国防信息化建设过程中亟待发展的技术之一。在国家政策的大力支持下,国内芯片制造企业不断地以多种途径学习国外先进技术及吸纳优秀人才,我国芯片产业得以实现较快发展。


从市场规模来看,我国芯片产业除在2009年全球金融危机爆发时出现负增长外,产业销售额一直以较快增速持续增长。根据中国半导体产业协会的数据,2017年我国芯片产业总销售额达到5411.3亿元,同比增长24.8%。其中,芯片制造业增速最快,2017年同比增长28.5%,销售额达到1448.1亿元;设计业和封测业继续保持快速增长,增速分别为26.1%和20.8%,销售额分别为2073.5亿元和1889.7亿元。2017年中国进口集成电路3770亿块,同比增长10.1%,进口金额2601.4亿美元,同比增长14.6%;2017年中国出口集成电路2043.5亿块,同比增长13.1%,出口金额668.8亿美元,同比增长9.8%,贸易逆差为1932.6亿美元,进一步升高。



2.2 国家队与民参军企业构建芯片全产业链布局


当前,军用芯片产业链上游以原材料供应商、设备供应商为主;中游为芯片产品制造商,具体包括芯片设计、芯片制造及芯片封装与测试,部分军工集团根据自身技术、经济实力等为追求规模效益独自包揽产业链中游的所有或绝大多数环节,即集芯片设计、芯片制造、芯片封装各环节为一体,也称为IDM(Integrated Device Manufacture)模式。而国内多数军用芯片仍以垂直产业链为主,即设计、制造及封测阶段在不同企业进行;军用芯片下游即需求端,主要包含卫星、军机、舰船、军用计算机、导弹、雷达、运载火箭等。

虽然《航空维修与工程》2017年第6期的《防空导弹装备电子元器件国产化问题探讨》一文曾指出,以某型号武器系统研制生产为例,近年来每年采购数百万只电子元器件,国产数量占80%-85%,主要是分立器件和中小规模集成电路,部分高端核心器件、总线控制器、数字信号处理器、存储器等仍主要依赖进口,数量占全部元器件的15%-20%,品种约占30%-40%,但是正如了望智库指出,与民用电子元器件90%依靠进口不同,我国军用芯片一直受美国禁运影响,国家投入较早;在接近20年的高强度投入下,大部分的军用芯片有了突破。民用芯片大量进口与核心层级军品芯片自给并不矛盾。虽然中国民用芯片大量进口,近年来每年的芯片进口额已经超过石油进口总额,高达2000多亿美元,但核心层级军工芯片基本上能够实现自给自足。这其中的主要原因在于军用芯片和民用芯片有着不同的需求和针对性,以及在西方发达国家一直对华武器禁运的背景下,中国一直高度重视军工芯片自主研发制造。


2.2.1?制造材料与设备:产业链中最薄弱的一环


(1)芯片制造材料

集成电路材料是用于晶圆生产和封装时使用的材料,主要包括晶圆制造过程中所需的硅材料、掩膜、电镀液、铜、铝及一些半导体材料和绝缘材料,封装过程中所需要的封装材料等。


国内集中在6英寸以下的硅晶圆等集成电路生产所需材料的供应已经基本国产化,只有少部分材料企业开始打入国内8英寸、12英寸制造厂,高端关键材料对国外依赖程度高。12寸硅晶圆仍以进口为主。封装材料产业快速发展,本土化率也有所提高。中低档的封装材料,如键合丝、塑封料、普通引线框架本上可以国内供应,但封装中的特殊材料,如导电胶、银浆、新型封装基板还需要进口。

国内军工企业中,中电科46所从事硅单晶材料、半导体材料、电子专用材料理化分析及监督检测方面业务,研制了我国第一颗硅单晶、第一颗四英寸砷化镓单晶、第一颗六英寸砷化镓单晶。


(2)芯片制造设备

集成电路制造设备是指在制造和封装各种电子产品过程中专门用于基板制备、元器件封装、板级组装、整机系统组装、工艺环境保证、生产过程监控和产品质量保证的设备。集成电路的封装设备与工艺相辅相成,密不可分。制造工艺中所需要主要设备有光刻机、气相沉积设备、刻蚀机、离子注入机、表面处理设备、晶元检测设备等。封装工艺中对应主要设备有研磨机、切割机、贴膜机、点胶机、粘晶机、焊接机、封胶机、电镀机、切筋成形机、测试分选机等。

集成电路设备制造业为晶圆制造业和封装测试业提供生产用的设备。中国集成电路产业不断进步发展,但中国集成电路设备制造业最为薄弱。从我国产业链各环节国产化的难度来看,一般认为各个阶段难度设备>制造>封测>设计。电路设备制造业在中高端市场上基本仍被国外供应商所垄断。


据搜狐网报道,晶圆制造工艺基本上每2年就有一次更新,集成电路设备业也需要跟上这样的节奏;集成电路设备研发周期长,投资额大且风险高;越先进的制程工艺设备造价越高,比如一台ASML的光刻机动辄就是4~5千万美元,而且即使研发成功也较难打入国际大厂的供应链。在这种情况下国内现阶段只能生产8英寸以及部分12英寸28nm半导体设备,且难以打入大型集成电路制造商供应链体系。


军工企业方面,北方华创是半导体设备领域的国家队,是国家02重大科技专项承担单位,受到国家集成电路产业投资基金的大力支持。公司通过承担重大专项多项课题的科研任务,先后完成了12寸集成电路制造设备90-28nm等多个关键制程的攻关工作,目前所承担的02专项在研课题14nm制程设备也已交付至客户端进行工艺验证。据公司公告,公司已将产品陆续推向了高端集成电路装备市场。所开发的用于12寸晶圆制造的刻蚀机、PVD、CVD、立式氧化炉、扩散炉、清洗机和气体质量流量控制器等设备产品已成功实现了产业化。其中28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产,部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台;各类8英寸集成电路设备也全面进驻国内主流代工厂和IDM企业。公司在集成电路装备领域所取得的研发与产业化成果,在国家芯片国产化战略中发挥了核心骨干的带头作用。但北方华创在国际上其营收尚未进入前十,一定程度上反映了我国半导体设备产业在国际上仍较弱的现状。


2.2.2 芯片设计:产业链中最活跃的一环


芯片设计是集成电路产业链中最活跃的环节。近年来,全球集成电路设计业营业收入稳定上升,2010年到2015年复合增长率达6%。2015年移动智能终端的需求出现了增速放缓的迹象,集成电路设计业的增速也随之下降,但是全球集成电路设计业的整体规模和技术水平在不断提升,设计业占半导体产业的比重仍持续稳定在相对较高的水平。集成电路设计技术一般分为数字集成电路设计技术和模拟集成电路设计技术,具体如下图中所示;设计方法包括全定制、定制、半定制、模块编译、可编程逻辑器件及逻辑单元阵列等。

目前,多数芯片设计公司使用Fabless模式。据上海贝岭公告,Fabless模式,即无生产线集成电路设计公司的模式,只专注于芯片的研发、设计、销售,而制造、封装测试的环节分别由不同的专业企业完成。公司按照自身研发流程完成产品设计,通过委外方式完成晶圆制造、芯片封装和测试,最后将芯片产品通过直销或经销方式销售给电子产品生产企业。由于Fabless 模式充分体现了专业化分工的优势,因此被大部分集成电路设计企业所采用。

当前我国军工芯片设计产品涵盖传感芯片、通信芯片、控制芯片、存储芯片及功率芯片等。传感芯片领域,如高德红外开展红外焦平面探测器、红外光学系统设计及后续电子电路设计等;耐威科技基于MEMS技术从事加速度、压力、惯性、流量、红外等多种传感器设计制造;中电科44所从事半导体光发射器件、光探测器件、集成光学器件等的研制设计、制造;中电科13所从事半导体高端传感器等的设计、封装。通信芯片方面,金信诺从事射频传输、5G核心配套元器件(PCB板、芯片)等产品的研制;雷科防务成功开发了核心基带处理芯片、北斗系列模块、北斗系列整机,在部队通用装备、专用装备等领域进行了广泛应用,并获得了军队科技进步二等奖、北斗导航协会三等奖等荣誉;振芯科技则开展北斗导航终端关键元器件(包括基带芯片、射频芯片等)的设计、研制。控制芯片方面公司较多,如中电科38所研制的“魂芯一号”被授予“国防科技工业军民融合发展”技术创新奖,据观察者网报道,其性能高于同期市场同类DSP芯片4~6倍,并成功应用在我国空警-500预警机雷达等多个国防科技装备上,成为我国首款广泛应用于国防科技装备的高端自主数字信号处理器;中电科38所最新发布的、完全自主设计的数字信号处理器“魂芯二号A”,据搜狐网报道,在一秒钟内能完成千亿次浮点操作运算,单核性能超过当前国际市场上同类芯片性能4倍;中电科14所联合清华大学等单位研制华睿DSP;欧比特从事嵌入式SoC芯片类产品、景嘉微从事GPU等芯片研制,上海贝岭从事计量及SoC芯片设计及紫光国芯从事特种微处理器、FPGA芯片等的研制;存储芯片方面,雷科防务从事各类嵌入式军用存储设备,兴森科技从事SSD硬盘使用的NAND Flash、移动设备中的存储MMC等,上海贝岭从事非挥发存储器设计,紫光国芯则从事特种DRAM产品的研制,具体包括SDRAM、DDR、DDR2、DDR3等四大类十多个品种,处于国产DRAM存储器供应商领导地位。功率芯片方面,华微电子从事功率半导体器件的设计研发、芯片制造、封装测试、销售等业务,紫光国芯则从事IGBT、IGTO等先进半导体功率器件研制。军工内非上市芯片产业相关企业,除中电科46所、确安科技等业务中基本涉及不同芯片的设计研发。


2.2.3 芯片制造:产业链中最核心的一环


“集成电路产业的本质在于制造业。”国家科技重大专项技术总师、中科院微电子研究所所长叶甜春在致辞中提出:从两个层面来理解, 一是集成电路产业的核心在于制造业,制造业对整个产业链的拉动作用;二是集成电路制造业对整个工业制造业具有的倍增效应。


根据WSTS统计,2015年全球集成电路销售额为2744.8亿美元,同比下降10.8%,其中集成电路制造业销售额1433.3亿美元,同比上涨7.4%。集成电路制造工业在全球集成电路产业中占比高达58%,具有较高的投资和技术壁垒。建造生产线需要投入大量资金,并且随着技术进步需要不断追加投资。2016年中国大陆共有集成电路生产线56条,其中12英寸生产线6条,8英寸14条,此外还有6英寸生产线15条。我国集成电路制造产业规模持续增长,集成电路制造企业在全球地位有所上升。2015年中芯国际进入全球晶圆代工企业排名第5位;华虹宏力进入全球晶圆代工企业排名第10位。

智能终端需求爆发以来,移动芯片的技术升级速度持续高涨,成为集成电路技术推进的重要动力。通过台积电、三星等几大主流代工厂所发布的近几年的技术路标来看,这种升级的速度未来几年依然不会减慢,2017年制造工艺即将进入10 nm节点,进入个位数,2018年或将进入7 nm节点,2020年前即有望进入5nm工艺节点。晶圆制造是集成电路制造业的核心,大致分为:制造单晶硅棒(硅锭)-准备晶圆片-晶圆片涂膜-晶圆片的显影和蚀刻-掺杂-晶圆片针测-切割、封装-测试-加工完成。2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》中明确提出目标,到十三五结束我国需实现16/14 nm的规模量产,随后成立的国家集成电路产业基金也对制造产业重点倾斜,以中芯国际为代表的国内制造企业将从中受益并迎来高速发展期。目前虽然摩尔定律正在逼近技术临界点,集成电路制造工艺技术加速升级的态势却依然不减,由于市场应用的不断多样化,反而具备了更广域的技术需求。


军工非上市企业中,上海华力微电子有限公司拥有中国大陆第一条全自动12英寸集成电路芯片制造生产线,工艺技术覆盖55-40-28纳米各节点;贵州振华风光半导体有限公司研制和生产半导体双极模拟集成电路、混合集成电路产品;中电科14所、24所、38所、43所、44所、47所、58所,航天科技旗下771所、772所,陕西电子信息产业集团旗下871厂、877厂均涉及芯片制造业务。具有军工业务的相关上市公司方面,高德红外拥有国内第一条8英寸0.25μm批产型氧化钒非制冷红外探测器专用生产线;耐威科技近期引入了8英寸MEMS国际代工线建设项目,具体制造包括硅麦克风产品、压力传感器产品、惯性传感器产品等。


2.2.4 芯片封测:产业链中不可或缺的一环


封装是集成电路制造不可或缺的关键环节。狭义的封装是指将芯片在基板上布局、固定及连接,引出接线端子,用可塑性绝缘介质灌封,形成电子产品的过程。广义的封装可泛指芯片、器件和组件的焊接、电互连和包封,最终使被封装体与基板连接固定形成完整的系统。


集成电路封装目的是为芯片提供良好的工作环境,保护芯片不受或者少受到外界环境的影响,从而使整个集成电路更好地发挥作用,稳定、可靠、正常地完成电路功能。封装搭建了电路中各个芯片内部与外部电路之间的桥梁,通过将电路及其各种元器件进行安放、固定、键合、互连等等工艺来增强其电热性能。封装应使最终的集成电路具有较强的机械性能、良好的电气性能、散热性能和化学稳定性。


大体上封装工艺流程有着共性,以《集成电路芯片封装技术》中描述TSOP塑料封装为例,实际的工艺流程如下:贴膜——晶圆背面研磨——烘烤——上片——去膜——切割——切割后检查——芯片贴装——打线键合——打线后检查——塑封——塑封后固化——打印(打码)——切筋——电镀——电镀后检查——电镀后烘烤——切筋成形——终测——引脚检查——包装出货。所有工序都涉及多学科的技术结合,使用的设备也都复杂而精密。如此多道工序,集成电路封装工艺的复杂度可见一斑。

从80年代开始,电子产品朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向迅速发展,这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求:单位体积信息的提高(高密度化);单位时间处理速度的提高(高速化)。这些要求是促进芯片封装技术发展的最重要的因素。根据市场需求,先后出现了多种多样的封装技术如DIP、QFP、TSOP、BGA、CSP、LGA等。二十一世纪后,晶圆级的3D封装技术是最前沿的封装技术,其系统集成性、立体性更强。总体来说,封装工艺经历了从单一到多元、从平面到立体、从独立芯片封装到系统集成的跨越式发展过程。封装工艺使得集成电路的体积越来越小,越来越轻便,集成电路自身也越来越可靠,以适应终端成品小型化轻量化的市场需求。


军工企业中,中电科13所、38所、47所、58所,航天科技771所陕西电子信息产业集团871厂均涉及芯片封装测试业务;涉及军品业务的上市公司方面,欧比特从事立体封装SIP模块/系统,主要有大容量存储器模块、计算机系统模块和复合电子系统模块,是宇航设备的核心元器件部件;兴森科技从事IC封装基板和半导体测试板业务;航锦科技旗下长沙韶光具备集成电路的封装测试能力;华微电子从事功率半导体器件的设计制造、封装测试等业务,并已建立从高端二极管、单双向可控硅、MOS系列产品到第六代IGBT国内最齐全、最具竞争力的功率半导体器件产品体系。


2.2.5 军工芯片产业链上的“国家队”与“民参军”


长期以来,军工电子产业的“国家队”——中国电子科技集团有限公司承接大量军方项目及订单,取得了相当成就。中电科38所研制的“魂芯一号”和由中电科14所联合清华大学、龙芯中科等单位研发的“华睿一号”DSP芯片,结束了中国国产雷达长期依赖进口DSP的历史。华睿1号已经成功应用于十四所十多型雷达产品中,创造了国产多核DSP芯片产品应用的“三个之最”——雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。我们持续看好四创电子和国睿科技的自主创新能力。中电科旗下的相关研究所大多覆盖了军工电子产业链中游的设计、制造及封装测试全部环节,即IDM模式,绝大多数研究所资产未上市。

除中国电子科技集团有限公司之外,中国电子信息产业集团、陕西电子信息产业集团以及中国航天科技集团下属的航天电子技术研究院(九院)也有许多与军工芯片产业相关的企业与厂所。


近年来,随着军民融合战略的逐渐深入,军工电子领域涌现了大量“民参军”优质上市公司。在产业链上游,以北方华创等公司为代表,已经实现了90-28nm等多个关键制程的攻关工作。在产业链中游的研发领域,传感芯片、通信芯片、控制芯片、存储芯片和功率芯片五种芯片均已存在相关上市标的;在垂直产业链模式下,相关制造公司有海特高新、航锦科技、欧比特、耐威科技等,相关封装测试公司有兴森科技、华微电子等。众多“民参军”企业与军工集团上市公司共同构成了军工电子行业较为完整的产业链布局。


通信芯片中,北斗芯片作为卫星导航定位产品的核心部件,是我国自主可控代表型芯片之一,主要包括射频芯片和基带芯片。目前国内射频及基带一体化趋势明显,各大厂家均意识到了拥有基带芯片即抢占制高点的发展战略,纷纷积极布局研制:射频芯片主要有海格通信、振芯科技、合众思壮北斗星通等;基带芯片参与者同样众多,包括海格通信、华力创通、北斗星通、振芯科技等。


3. 受益武器装备信息化,军用芯片市场空间广阔

3.1 装备信息化是打赢信息化战争的基础,是军队发展的必然趋势


历史的进阶驱动着战争形态发生不断的演化,战争所倚助的军事理念与武器类型也深深打上了时代的烙印。从原始社会开始,战争形态已经历了从徒手战争到机械化战争的演变。自20世纪50年代信息革命以来,信息技术给战争带来了巨大的变革,始自于21世纪的当代战争已经从机械化时代进入到信息化时代。


信息化战争指的是交战双方以信息化军队为主要作战力量,以信息化武器为主要作战工具,在陆、海、空、天、电等全维空间展开的多兵种一体化的战争。信息化战争的出现颠覆了传统作战方式,与机械化战争相比,信息化战争具有信息资源急剧升值、作战空间超多维、作战时间迅疾短促等特点。


信息资源急剧升值。拥有信息资源、握有信息优势是取得战争胜利的先决条件。美参联会在《2020年联会构想》中指出信息优势就是在能够阻止敌方利用信息和信息系统的同时,拥有占优势的信息搜集、处理、分发和利用能力。争夺制信息权成为信息化战争中交战方对抗的焦点。


作战空间超多维。信息化战争的作战空间已经从传统的海、陆、空三维空间延伸到了电磁空间、网络空间和心理空间。电磁空间被称作继陆、海、空、天之后的“第五维战场”,是信息化战争的主要作战空间。网络空间的出现使地理上的距离和国家之间的地理分界线失去意义,凡是与网络空间相联系的目标都可能在信息战中遭到攻击。心理空间则成为了信息战中控制和决定人行为的重要战场。

作战时间迅疾短促。相比机械化战争,信息化战争的作战节奏和作战速度大大提高,持续时间明显缩短。这是由于信息流动速度加快,空间因素贬值,时间急剧增值等因素导致的。此外,电子技术、隐形技术和信息化武器装备的应用使得在战争初始阶段对敌实施突然进攻,致使敌人无法及时作出有效反应成为可能。

夺取制信息权是获得信息化战争胜利的根本因素。制信息权又称信息优势,指的是能够不受干扰地获取、处理、分发和利用信息,同时能够利用或剥夺敌方信息的类似能力。信息优势在作战过程中体现在主导机动能力、精确交战能力、集中后勤能力以及全维防护能力这四大能力上。

信息化武器装备实力决定了制信息权归属。信息化武器装备指的是充分运用计算机技术、信息技术、微电子技术等现代高科技,具备信息探测、传输、处理、控制、制导对抗等功能的作战装备和保障装备。信息化武器装备主要包括战场感知装备、指挥控制装备、信息化作战平台、精确打击武器、电子/网络战武器等。


当前战场上制信息权的争夺主要通过信息化武器装备之间的较量进行。伊拉克战争向世界有力地证明了交战双方信息化武器实力对比直接决定了战场上制信息权的归属,从而决定了战争的胜负。


伊拉克战争。在2003年伊拉克战争中美军广泛使用了航天侦察卫星、航空侦察机、地面侦察等各种手段,构成了空中、空间、地面全方位的信息网络,牢牢地控制了制信息权,保证了空中打击和地面军事行动的顺利进行。

根据《航天电子对抗》相关数据,与海湾战争相比,美军在伊拉克战争中使用军用卫星的能力提高了75%,国防信息系统网通信带宽提高了10倍,作战指挥中心数据交换能力提高了100倍。面对着美军更加巨大的信息优势,伊拉克军队几乎毫无还手之力,最终再次宣告投降。


装备信息化是军队未来发展的必然趋势。装备信息化指的是利用电子化、数字化、智能化、网络化、知识化、自动化的技术手段,将所有武器装备建设为信息化武器装备。武器装备信息化是提高军队信息化程度的根本手段,伊拉克的失败经历证明了一个国家唯有大力进行武器装备信息化建设,才可能具备打赢未来信息化战争的能力。


装备信息化的途径与方向。装备信息化的实现有两个途径:一个是对飞机、舰艇、坦克装甲车、陆军单兵作战系统等传统机械化武器装备进行信息化改造和提升,通过在机械化武器装备中嵌入计算机技术和信息技术模块,使机械化武器装备具备了自己的“眼睛、神经和大脑”,从而提升综合作战效能,满足信息战争作战的需要;另一个是大力发展包括卫星导航系统、雷达传感器系统、综合电子战系统在内的信息化武器装备,让军队在传统的硬杀伤基础上获得威力更大的软杀伤能力。


3.2 装备信息化浪潮之下,重点军用芯片市场空间巨大


军用芯片是信息化武器装备发展的基础,军工电子产业的支柱。信息化武器装备是由一个个整机零部件组合装备而成,而整机零部件的核心元器件往往恰是军用芯片,因此从根本上而言,军用芯片是整个军工电子产业的基石。军用芯片是直接影响信息化武器装备性能、功能的核心因素之一,其发展能有效带动和促进信息化武器装备的升级与发展。美国国防部将军用芯片等电子元器件对信息化武器装备的推动效用进行了短期、中期和长期三个时间维度的划分。

受装备信息化直接驱动,军用芯片市场空间巨大。随着下游信息化武器装备的需求量不断增加,中游军用芯片需求也有望不断增长。Global Industry Analysts预测,2020年时全球电子元器件市场空间将达到2331亿美元。我们预测中国市场将占据世界市场的30%,达到700亿美元空间。军用芯片是军用电子元器件的主体之一,市场空间巨大。


3.2.1 MEMS传感器芯片:信息化武器的“顺风耳”


MEMS传感器是MEMS芯片中一种,指应用了MEMS工艺的传感器芯片,它包括了MEMS加速计、MEMS惯性陀螺仪、MEMS传感器等。MEMS工艺是一种将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源集于一体的技术,它被誉为继微电子技术之后微尺度研究领域中的又一次革命。与传统传感器相比,MEMS传感器具有体积小、重量轻、品质高、能耗低以及计算能力强大的优点,能有效提高作战武器的性能。据《遥测遥控》相关数据,常规的惯性陀螺仪重量为1587g,功耗为35W,成本达3万美元;相比之下MEMS陀螺仪能够在重量上降低了150倍,体积上缩小了300倍,成本上降低60倍,而抗过载能力提高约3个数量级。当前MEMS传感器已被应用到最先进的武器装备当中。

因为MEMS传感器在信息化战争中具有出色应用价值,美国、欧洲、日本等国家或地区一直以来高度重视MEMS传感器的发展。《科技导报》(Science&Technology Review)数据显示美国国防高级研究计划局(DARPA)每年提供给每个MEMS传感器项目的资助平均高达5000万美元,DARPA目前正在研究将MEMS传感器与电子组件、光学组件,甚至是微流体组件整合在一起,并预计可能带来下一场微型化革命;欧洲成立了NEXUS进行MEMS传感器发展,其中仅德国每年的投入就高达7000万美元;日本成立了微机电系统研究中心,并累计投资了近千亿日元发展MEMS传感器及相关器件。


在MEMS传感器产业方面,全球2013年最大的MEMS传感器制造商是德国博世(Bosch)公司,其2013年军用和民用MEMS传感器营业收入达到了10亿美元,全球前十大MEMS传感器厂商2013年的总收入是51.4亿美元。

全球最大MEMS行业组织MIG数据指出中国大约消耗全球四分之一的MEMS传感器。然而我国消耗的绝大部分MEMS传感器仍依赖进口,国内MEMS传感器产业发展亦相对落后。国内从事MEMS器件研发的单位包括中国电科13所、24所、49所等,并主要利用已有的集成电路生产线,研制MEMS射频终端、MEMS加速度传感器、MEMS微型惯性器件等产品。近几年来我国MEMS传感器产业开始得到了中央与地方政府政策和资金上的空前支持与重视,预计未来其发展将提速,相关自主产业链也将逐渐完善以增强竞争力。


据Yole Développement预测,2018-2020年MEMS传感器市场将以13.5%的年复合增长率快速增长,2020年MEMS传感器市场有望达到308亿美金,市场空间巨大。中国MEMS市场方面,据赛迪顾问等研究数据,2015年我国MEMS器件市场空间约为308亿元,约占全球市场的三分之一,速度一直快于全球市场。

未来5年内全球军用MEMS传感器产业亦将保持每年稳健增长趋势,年复合增长率增速约为6.7%,至2020年时市场空间将突破6亿美元。我们按照中国市场占全球市场的四分之一来测算,预计未来中国军用MEMS传感器市场空间将达到每年1.5亿美元。


3.2.2 红外焦平面探测器芯片——信息化武器的“千里眼”


军用红外焦平面探测器芯片,即军用红外焦平面探测器,属于光电传感器的一种,其主要通过研究对象的红外辐射产生和传输特性来进行目标的探测和识别等。在现代战争中军用红外焦平面探测器主要应用于红外侦查探测,红外制导和红外对抗等方面。

目前军用红外焦平面探测器已经发展到了第三代,主要包括兆像素级、多色制冷焦平面探测器,高性能非制冷焦平面探测器以及低成本微型非制冷焦平面探测器。其中多色制冷焦平面探测器包括MCT红外探测器和由GaAs/AlGaAs等Ⅲ-Ⅴ族材料制作的量子阱红外探测器;高性能非制冷焦平面探测器包括320×240像元非制冷焦平面和640×480像元非制冷焦平面探测器等。


军用红外焦平面探测器如今已运用于美国的弹道导弹防御(BMD)系统,并在全球性监视、跟踪鉴别以及识别制导三个方面起着重要作用。此外它还广泛应用于各国最先进的常规导弹武器及坦克飞机中。


BCC Research预测2015-2020年全球红外焦平面探测器市场年均复合增速将达到8.7%,全球市场空间将从2015年的8.84亿美元增长到2020年的13亿美元。


3.2.3 FPGA芯片:信息化武器的“神经元”


FPGA即现场可编程门阵列,是一种从属于专用集成电路(ASIC)的半定制电路。FPGA的内部结构由可配置逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分构成。因为逻辑模块和内部连线可自行配置设计,因此FPGA用户可直接在其上面进行自定义功能。

FPGA的出现既解决了以往定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点,如今在各行各业中均有着广泛的应用。在军工领域,FPGA因其良好的性能、高可靠性以及成本优势等优点而广泛使用于航电系统、卫星、雷达以及电子战武器等军事装备中。

在航电系统方面,FPGA大量存在于数据处理和传输总线中;在军用雷达方面,FPGA是相控阵雷达中T/R组件的核心;在电子战武器方面,FPGA广泛用于微波的射频前端;在军用卫星方面,FPGA大量应用于卫星的导航仪和信息处理平台。

FPGA产品壁垒较高,全世界只有为数不多的公司有能力进行FPGA的生产。根据Isuppli公司相关数据,目前全球FPGA市场几乎被Xilinx和Altera两家公司所垄断,它们二者加起来占据了近90%的市场份额,此外前五家FPGA公司的市场份额合计接近98%。

我国FPGA整体制造水平较低,大量FPGA均依赖进口。因为FPGA在信息化武器装备中使用广泛,所以FPGA大量依赖进口对我国而言是一个巨大的国防安全隐患。近几年来随着国家开始高度重视包括FPGA在内的集成电路行业,并出台了一系列政策进行大力扶持,我国FPGA自主研发进展迅速。目前我国已有十几家拥有研发FPGA能力的企业,虽然这些企业整体FPGA实力依然较弱,无法完全与世界巨头企业相抗衡,但在一些局部领域却能逐渐竞争到一定量的市场份额。可以预见未来在国家相关政策的持续大力扶持下,我国自主FPGA实力将进一步增加,同时武器装备中所使用的进口FPGA将逐渐被国产FPGA所替代。


Global Markets Insight预测未来6年内全球FPGA市场年均增速为8.4%,亚太地区为8.67%,2022年时全球FPGA市场空间将达到118.1亿美元,亚太地区FPGA市场空间将达到41.9亿美元,其中军用FPGA市场约占5%,为2.16亿美元。我们预计未来中国军用FPGA市场将占据亚太地区军用FPGA市场的50%,相应市场空间将达到1.08亿美元。


3.2.4 DSP芯片:信息化武器国产雷达等之“芯”


DSP即数字信号处理器,是对数字信号进行实时高速处理的微处理器。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器。与模拟信号处理相比,数字信号处理具有精确,灵活,抗干扰能力强,可靠性高和易于大规模集成等特点。

DSP芯片性价比的不断提高以及数字化产品、网络和计算机的不断普及,使得DSP的应用范围不断扩大,几乎遍及整个电子领域。目前消费类电子产品、通信和信号处理占大部分的市场需求,同时其在军事装备上的应用也越来越广泛。DSP的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹,在有限的体积内装有红外探测仪和相应的DSP信号处理器等部分,完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪,需用DSP技术完成图像的滤波与增强,智能化目标搜索捕获。DSP技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。随着无人机(UAV)、声纳、雷达、信号情报(SIGHT)以及软件定义无线电(SDR)等波形密集型应用中的信号处理需求不断攀升,多个数字信号处理器(DSP)内核的使用已成为重要的实现手段。多核DSP支持的并行处理功能可为要求严格的军事应用提供重要功能,因此多核DSP正在成为声纳、雷达、SIGHT以及SDR应用的主要差异化因素。


我国目前主要有4款成熟的军用DSP芯片中,分别为“华睿1号”、“华睿2号”、“魂芯一号”以及“魂芯二号A”。“华睿1号”是中国首款具有国际先进水平的高端四核DSP芯片,填补了我国在多核DSP领域的空白。“华睿1号”由中国电子科技集团公司第14研究所、北京国睿中数科技股份有限公司以及清华大学联合研发,并于2012年通过验收,已经成功应用于中国军队十多个型号雷达产品中。就技术指标而言,“华睿1号”性能明显优于飞思卡尔公司的MPC8640D、ADI公司的TS201和美国德州仪器公司的C6701。据搜狐网报道,目前华睿1号处理平台在产品上的应用已趋于稳定,并成功应用于十多型的雷达产品中;也创造了国产多核DSP芯片产品应用的“三个之最”——雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。

“华睿1号”取得成功之后,中电科14所又成功研制出“华睿2号”。“华睿2号”为八核异构架构,采用了超标量结构、SIMD向量处理、可重构加速处理等技术,峰值能力达到400Gflops,是德州仪器C6678的2倍有余。华睿系列芯片的研制,不仅解决了中国雷达装备的无“芯”之痛,实现了国防核心装备信号处理自主安全可控,对我国军用通信、雷达处理,导航系统装备有着不可替代的战略意义,而且锻炼了国内技术团队,为今后研发更高性能的DSP芯片打下了良好的基础。


“魂芯一号”由中国电子科技集团公司第38研究所集成电路设计中心的雷达专家吴曼青团队研制,从体系结构和指令体系开始,到设计实现、软硬件配套开发环境完全自主研发,拥有完全自主知识产权,于2012年11月完成测试,并于2013年开始全面投入应用。据搜狐网报道,“魂芯一号”(BWDSP100)是一款32位静态超标量处理器,工艺采用55nm技术,属于DSP第二发展阶段的产品,每秒钟运算300亿次的“高性能”,不仅能与国际市场同类产品相媲美(如美国模拟器件公司(ADI)TS201芯片),甚至还超过了国际上目前通用的一些产品。

2018年4月23日,中国电科38所在首届数字中国建设峰会上发布了“魂芯二号A”,其实际运算性能为业界同类产品最强。“魂芯二号A”由38所完全自主设计,在一秒钟内能完成千亿次浮点操作运算,单核性能超过当前国际市场上同类芯片性能4倍,实现了对国内外同类产品性能指标的超越。据观察者网,作为通用DSP处理器,“魂芯二号A”将广泛应用于雷达、电子对抗、通信、图像处理、医疗电子、工业机器人等高密集计算领域。目前,正在多种重大装备以及图像处理领域中推广使用。它的推出,使得软件无线电从理想走向现实,芯片功能逐渐取决于软件算法的更新成为可能,为我国建立自主体系高端DSP产品谱系奠定坚实基础。


3.2.5 GPU芯片: 信息化武器人机交互的“窗口”


GPU即图形处理器,是计算机中用来处理可视化效果尤其是3D效果的处理器。图形处理器(GPU)主要由控制器、大规模数学运算阵列以及内存访问等部分组成。其中数学运算阵列主要负责进行大规模的、高度并行的数据运算,是GPU的核心运算单元。典型的GPU系统由图形API、GPU的驱动程序以及GPU硬件三部分组成。GPU的体系结构研究主要包括对GPU的流水线,浮点处理单元阵列和实现方法的研究等。


图形处理器使qq全自动抢红包软件减少了对中央处理器的依赖,并分担了部分原本使由中央处理器所担当的工作,尤其是在进行三维绘图运算时,功效更加明显。GPU不同于传统的CPU,其内核数量较少,专为通用计算而设计,相反,GPY是一种特殊类型的处理器,具有数百或数千个内核,经过优化,可并行运行大量计算。GPU允许某些计算比传统CPU上运行相同的计算速度快10倍至100倍,对运行分析,深度学习和机器学习算法尤其有用。


GPU是现代武器装备中多种信息融合和人机交互的图形系统中的重要单元。在数字化的战场上,军事决策者、战士和特遣队日益依赖于视频和图像情报,以及战场上负责获取、处理、存储、保护和传输数据的电子基础设施。很多军用装备都要用到GPU,比如飞行员的头盔瞄准系统和预警机,由此看来,图形显控市场空间巨大。


3.2.6 IGBT芯片:信息化武器能源变化与传输的“指挥棒”


IGBT即绝缘栅双极晶体管,是一种新型功率半导体器件。它是电力电子器件中技术最为先进、应用最为广泛的第三代器件。它将MOSFET的电压控制好、控制功率小、易于并联、开关速度高的特点和双极晶体管的电流密度大、电流处理能力强、饱和压降低的特点集于一身,表现出高耐压、大电流、高频率等优越的综合性能。据凤凰网报道,与微电子技术中芯片技术(CPU)一样,IGBT芯片技术是电力电子行业中的“心脏”,能控制并提供大功率的电力设备电能变换,有效提升设备的能源利用效率、自动化和智能化水平。由IGBT芯片组成的IGBT器件、模块以及系统装置广泛应用于空调、洗衣机等家用电器,以及轨道交通、智能电网、航空航天、船舶驱动、新能源、电动汽车等高端产业。IGBT在军事领域也有广泛的应用。包括机载、舰载、雷达等随动系统和自动定位系统中的伺服电机驱动用IGBT-IPM,其性能规格600V/30~60A;在军事机载、星载电源系统中的DC/DC变换器用IGBT单管,其性能规格400V/80~120A;在大功率领域,舰艇上导弹发射装置控制用IGBT-IPM等。

2015年国际IGBT市场规模约为48亿美元,预计到2020年市场规模可以达到80亿美元,年复合增长率约10%。目前,国外IGBT产品已大量生产,而国内IGBT产品仍主要依赖进口。中国大陆功率半导体市场占世界市场的50%以上,但在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上,90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断。IBGT等高端器件核心技术均掌握在发达国家企业手中,其技术集成度高的特点又导致了较高的市场集中度。跟国内厂商相比,英飞凌、三菱和富士电机等国际厂商起步早,研发投入大,形成了较高的专利壁垒,且国外高端制造业水平高于国内,一定程度上支撑了国际厂商的技术优势。故中国功率半导体产业的发展必须改变目前技术处于劣势的局面,特别是要在产业链上游层面取得突破,改变目前功率器件领域封装强于芯片的现状。近几年中国IGBT产业在国家政策推动及市场牵引下得到迅速发展,已形成了IDM模式和代工模式的IGBT完整产业链,IGBT国产化的进程加快,有望摆脱进口依赖。


3.2.7 射频芯片:信息化武器的“收发室”


射频芯片,即将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形, 并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件。射频芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分。射频芯片负责发射和接收信号,设备通过射频芯片接收信号然后交给基带芯片或者应用处理器进行处理,而基带信号也将传到射频芯片进行混频等处理,然后再发送给基站。射频芯片的电路主要包括:天线、接收滤波、高频放大、接收本振、混频、中频、发射本振、功放等,衡量射频芯片的参数一般为工作频段和增益。射频芯片设计复杂,因此较为稳定,更新较慢。

为减小芯片面积、降低芯片成本,可以在射频芯片的一个接收通道支持相邻的多个频段和多种模式。当终端需要支持这一个接收通道包含的多个频段时,需要在射频前端增加开关器件来适配多个频段对应的接收SAW滤波器或双工器,这将导致射频前端的体积和成本提升,同时开关的引入还会降低接收通道的射频性能。


射频前端芯片包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等芯片。射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大;射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;射频滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。

射频芯片作为部队通讯的关键,在单兵装备、卫星导航、通讯系统、联合指挥等各类军事装备中有着广泛的应用。得益于国家的支持和部分民企在这方面的技术积累,我国军用射频芯片的自给率较高,主要仍是以基于北斗导航系统研发的厂商为主。


卫星导航芯片主要由射频芯片和基带数据处理芯片组成,其中前者主要包括天线、低噪声放大器和混频器,后者则包括GPS 专用相关器、核心处理器等,卫星导航芯片是终端接收机的核心模块。其中射频部分对微弱的模拟信号进行接收、滤波、变频及放大,其性能决定了后续信号处理的效果。基带部分则实现对码信号的解算,其中相关器模块实现对码信号的“读取”。

导航芯片的优劣很大程度上决定了卫星导航产品的性能,芯片技术更直接关系终端体积、重量、成本和性能,也能直接影响北斗下游产业发展。北斗芯片产业较多,射频及基带一体化趋势明显:各大厂家都意识到了拥有基带芯片即抢占制高点的发展战略,纷纷积极布局研发或抢先推出北斗二代芯片,目前为止已经有十多家国内厂商涉足北斗二代芯片。目前北斗二代的射频芯片主要有广州润芯(海格通信)、振芯科技、和芯星通(北斗星通)、北京广嘉宇芯科技中科微电子武汉梦芯等厂商,北斗二代基带芯片参与者众多,包括广州润芯(海格通信)、华力创通、和芯星通(北斗星通)、振芯科技北斗天汇上海复控华龙、泰斗微电子(同洲电子)、东方联星(泰豪科技)、北斗天汇广东广晟湖南创越等。涉及北斗三代的厂商包括北斗星通华大北斗


基于现有的北斗芯片厂商的产品布局看,芯片将射频芯片、基带芯片和微处理器合而为一,可以进一步提高产品的性能和可靠性、降低体积、功耗和成本。与此同时,鉴于北斗要到 2020 年才能完成全球覆盖,目前北斗二代芯片的发展呈现多模兼容趋势,主要是需要兼容 GPS 来更好地被市场所接受。同时,兼容模式也有助于北斗系统借助 GPS 的渠道和模式来打开大众市场。因此集成化及多模式兼容是北斗卫星导航芯片发展的中短期发展趋势。


3.2.8 存储器芯片:信息化武器的“海马体”


存储器是用于存储数字信息的半导体介质设备。存储芯片,即存储器的存储芯片,存储芯片是半导体行业的主要产品之一,被广泛应用于各种电子产品。存储器之于电子产品,便如钢铁之于现代工业。


在工作原理上,存储器的基本单位为存储元,用于存储二进制信号;若干存储元构成存储单元,存储单元中包括存储地址和所存放的字节数据;若干存储单元构成存储器,完成对任意数据的存储。


存储器具有不同的层次结构。一般而言,从高层往底层走,存储设备读写速度变得更慢,价格更便宜,体积也更大。现实中所有的现代计算机系统中都使用存储器结构层次来使得软件和硬件互相补充。

存储器有众多不同的分类。根据功能可分为:随机存取存储器(Random Access Memory ,RAM)和只读存储器(Read-Only Memory ,ROM);根据断电后所储存的数据是否会丢失,可分为易失性存储器(Volatile Memory)和非易失性存储器(Non-Volatile Memory)。其中,随机存取存储器RAM存储的数据可随意读写,存取速度快,当关机或断电时,RAM存储的数据会随之丢失。 按照存储单元的工作原理,随机存储器又分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)。SRAM主要用作高速缓存存储器和寄存器,DRAM主要用作主存储器。只读存储器ROM存储的数据只能读取而不能改写,在关机或断电后数据也不会丢失,常用于存储各种固定程序和数据。为了弥补只读存储器ROM的不足,又进一步发展出了以下只读存储器:可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和Flash存储器(Flash Memory)。其中,Flash存储器又称闪存,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还可以快速读取数据,使数据不会因为断电而丢失。


军队的信息化建设离不开各种存储芯片。无论是信息化武器、精确打击武器、电子/网络战武器,亦或是指挥控制系统都离不开存储芯片。


武器方面,以鱼雷为例,随着鱼雷性能的进一步发展,尤其是航程、机动性能的提高,雷内信息种类增多,连接方式多样化,测试点增多和记录数据量加大,常常采用NAND Flash存储芯片来存储大量的数据文件。NAND Flash存储芯片在其他飞行器、自主航行器和机器人的电子系统中也有广泛的应用。在雷达方面,为满足SAR雷达的大数据量存储,常常采用大容量的DRAM,并配以CPLD模块用于接口控制,从而实现SAR雷达模块数据的实时高速处理。指挥控制系统是现代军舰的灵魂,其中的电子模块则是指挥控制系统的“躯体”。各种存储器件是存储数据的载体,动态存储器(DRAM)是重要的存储器件。


中国存储器在军事应用上的国产化程度远高于民用商用的国产化程度。国内存储芯片生产厂商主要有专注于NAND Flash市场的长江存储、投入移动存储芯片的合肥长鑫以及致力于普通存储芯片的晋华集成三大企业。而在芯片设计方面,国内领先的企业是紫光国微。存储器相关业务上,紫光国微旗下的深圳国微设计开发了特种行业特种存储器,另一子公司西安紫光国芯则是同时设计开发了内存和闪存存储器。西安紫光国芯自主研发了DRAM芯片系列产品、内嵌自检测修复(ECC)DRAM芯片系列产品、DRAM模组产品和NAND Flash芯片产品。其中(ECC)DRAM芯片产品具有高宽温、高可靠、高位宽、多接口等特点,与传统JEDEC标准DRAM芯片“即插即用”式兼容,产品广泛应用于网络设备、工业控制系统、工业计算机、硬盘、安防系统、医疗设备、汽车电子和航空航天等应用领域。


4.?投资建议

对于军工芯片领域,市场不必对此担忧。装备信息化已成必然趋势,具有高端制造业自主可控能力的企业有望获得更多政府的支持与市场的青睐。我们建议关注的标的有,国家队:四创电子(中电科38所,DSP)、国睿科技(中电科14所,DSP)、紫光国芯等;民参军:振芯科技、景嘉微、耐威科技、高德红外等。


近期会议

  • 【西安,6月12日(周二)】:国防科技工业实验室信息化系统LIMS建设实例分享暨17025新版体验会

  • 某上市公司寻找军品电源企业,并购标的基本条件

  • 南京,2018年6月14日-16日:第八届世界雷达博览会暨第九届军民两用电子信息技术展览会

  • 南京,6月15日:2018年第二届国防科技工业特种电源技术研讨会【雷达主题】,附:雷达电源学术研究报告【57项】

  • 《2018国防科技工业特种电源行业发展报告》已经发布,欢迎行业内同仁征订!


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