全球首颗!我国研制出支持片上学习忆阻器存算一体芯片【附集成电路行业现状分析】

集成电路

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近日,清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨团队基于存算一体计算范式,研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习(机器学习能在硬件端直接完成)的忆阻器存算一体芯片,在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破,有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域发展。相关成果在线发表于最新一期的《科学》。

该芯片包含支持完整片上学习所必需的全部电路模块,成功完成图像分类、语音识别和控制任务等多种片上增量学习功能验证,展示出高适应性、高能效、高通用性、高准确率等特点,有效强化智能设备在实际应用场景下的学习适应能力。相同任务下,该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路(ASIC)系统的3%, 展现出卓越的能效优势,极具满足人工智能时代高算力需求的应用潜力,为突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈提供了一种创新发展路径。

——全国集成电路产业发展规模

据中国半导体行业协会的数据显示,2017-2021年,中国集成电路产业销售额呈逐年上升的趋势,增长速度维持较高的水平。2021年是中国“十四五”开局之年,在国内宏观经济运行良好的驱动下,国内集成电路产业继续保持快速、平稳增长态势,2021年中国集成电路产业首次突破万亿元。根据中国半导体行业协会统计,2021年中国集成电路产业销售额为10458.3亿元,同比增长18.2%,2022年集成电路销售额为11386亿元,创历史新高。

图表1:2018-2022年中国集成电路产业销售额及其增长率(单位:亿元,%)

——中国集成电路产量逐年提高

根据国家统计局统计数据显示,2017-2021年,我国集成电路产量逐年提高,2021年产量创下新高,达到3594.3亿块,较2020年增长37.5%。2022年1-10月,我国集成电路累计产量2674.9亿块,同比下降12.3%。

图表1:2017-2022年中国集成电路产量(单位:亿块,%)

——中国集成电路表观消费量持续走高

2017-2021年,我国集成电路行业表观消费量呈逐年上升的趋势,2021年我国集成电路行业表观消费量为6842.10亿块,较2020年增长25.52%。2022年1-10月,我国集成电路表观消费量约为4951.4亿块。

图表3:2017-2022年中国集成电路行业表观消费量(单位:亿块)

——中国集成电路设计市场发展较为领先

根据中国半导体行业协会统计,2021年中国集成电路产业销售额为10458.3亿元,同比增长18.2%。其中,设计业销售额为4519亿元,占比为43.21%;制造业销售额为3176.3亿元,占比为30.37%;封装测试业销售额2763亿元,占比为26.42%,可以看出,中国集成电路设计市场发展较为领先。

图表5:2021年中国集成电路行业市场结构分析(单位:%)

中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春特别指出,我国集成电路要从“追赶战略”转向“路径创新战略”,立足中国市场实现世界水平创新,在若干核心技术领域形成具有特色的创新技术和创新产品。通过产业链协同,实现技术创新与产业模式创新并存,要更多发挥中国市场崛起的优势,以中国市场引领全球市场,开辟新赛道,形成内循环+双循环,重塑全球产业链。

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