國(guó)內(nèi)挖礦芯片廠接近20家 此現(xiàn)象對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生的影響分析

比特幣和區(qū)塊鏈在近年來的火熱，極大帶動(dòng)了比特幣的挖礦熱潮，也催生了一堆比特幣ASIC芯片和礦機(jī)生產(chǎn)廠商，當(dāng)中更以中國(guó)廠商表現(xiàn)最為領(lǐng)先。據(jù)介紹，全球90%的比特幣礦機(jī)都是由中國(guó)廠商生產(chǎn)，當(dāng)中尤其以比特大陸最為搶眼。據(jù)芯謀研究分析師顧文軍早前透露，比特大陸在2017年的芯片銷售額高達(dá)143億元人民，成為僅次于華為海思的國(guó)內(nèi)第二大Fabless。

雖然在過去的一年，比特幣經(jīng)歷了火箭般的瘋長(zhǎng)，到現(xiàn)在價(jià)格的近乎腰斬，但國(guó)內(nèi)對(duì)挖礦的熱情絲毫不減。顧文軍昨日在朋友圈透露，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)從事比特幣ASIC芯片研發(fā)的廠商接近20家。這樣的涌動(dòng)在今年勢(shì)必會(huì)持續(xù)影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，但最終將會(huì)走向何方呢？

晶圓廠和封測(cè)廠持續(xù)受益

根據(jù)比特幣“挖礦”的既定原理，算力越大，能挖到的比特幣就越多，因此算力就成了礦機(jī)所追求的根本，這就推動(dòng)了高運(yùn)算力芯片發(fā)展和需求。以比特大陸主流的螞蟻S9為例，這個(gè)售價(jià)近兩萬元的礦機(jī)里面，用了189顆使用臺(tái)積電16nmFinFET制程制造的BM1387。考慮到全網(wǎng)龐大的“挖礦”算力，那就意味這有大量的礦機(jī)在運(yùn)行，這就給芯片制造商和封測(cè)廠帶來龐大的收益。

首先看一下晶圓代工廠。

據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電占了全球挖礦ASIC的九成訂單。SanfordC.Bernstein&Co.駐香港分析師MARKLi也表示，2017年比特幣挖礦芯片業(yè)務(wù)大概占臺(tái)積電3-5%營(yíng)收。由于臺(tái)積電去年的總營(yíng)收為330億美金，那就代表著比特幣芯片業(yè)務(wù)給臺(tái)積電帶來了十多億美金的營(yíng)收。這跟一部比較強(qiáng)的iPhone對(duì)臺(tái)積電營(yíng)收的貢獻(xiàn)是一樣的，考慮到比特幣的目前的供不應(yīng)求現(xiàn)狀，這種表現(xiàn)力是驚人的。

臺(tái)積電的大掙特掙，讓代工業(yè)另一個(gè)玩家三星眼紅，并極力參與其中。

據(jù)韓媒Korea Herald在2017年12月聲稱，三星與俄羅斯比特幣礦業(yè)公司貝加爾（Baikal）簽署了一份供應(yīng)14納米ASIC芯片的合同。樣品已經(jīng)過測(cè)試，批量生產(chǎn)將于2018年1月開始。

最近兩日，韓國(guó)媒體 The Bell 透露，三星電子與中國(guó)的挖礦硬件制造商簽訂了代工合同，進(jìn)一步拓展其比特幣芯片代工業(yè)務(wù)。這樣T和S的競(jìng)爭(zhēng)就從手機(jī)處理器、高性能計(jì)算進(jìn)一步推進(jìn)到挖礦芯片領(lǐng)域。

對(duì)于緊密相關(guān)的封測(cè)產(chǎn)業(yè)，也有了極大的激勵(lì)。

根據(jù)海通證券的分析報(bào)告顯示，礦機(jī)芯片的單顆封裝費(fèi)用應(yīng)該為2.84元/片，過去的2017年，礦機(jī)芯片每個(gè)月給封測(cè)產(chǎn)業(yè)帶來的營(yíng)收分別為1.19億元、1.28億元、2.74億元、5.48億元，全年合計(jì)10.68億元。

至于供應(yīng)商方面，據(jù)行業(yè)內(nèi)知名人士告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者，華天和日月光是比特大陸的封裝主要供應(yīng)商，其中前者每天的礦機(jī)芯片出貨量為120萬/天，而日月光每天的出貨量為500片/天，如果按照海通證券的價(jià)格計(jì)算，這個(gè)突然間冒出來的芯片帶來的營(yíng)收還是非常可觀的。至于嘉楠耘智方面，據(jù)其公開轉(zhuǎn)讓說明書中的成本結(jié)構(gòu)顯示，他們的所有封測(cè)都是由日月光和JSCK代工（日月光為主）。

海通證券則表示，由于礦機(jī)ASIC芯片普遍采用FC工藝，預(yù)計(jì)相當(dāng)大一批訂單將流入大陸，將深度利好長(zhǎng)電科技、華天科技、通富微電等具有FC產(chǎn)能的公司。

至于2018年的走勢(shì)，MARK Li表示，挖礦芯片將有可能給臺(tái)積電的營(yíng)收貢獻(xiàn)帶來30%或以上的增長(zhǎng)。海通證券也認(rèn)為，今年將會(huì)出現(xiàn)12nm制程的ASIC礦機(jī)芯片，帶來一定的成本變動(dòng)。2018年礦機(jī)芯片封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)在36.3—99.8億元之間，中性估計(jì)在60億元。

對(duì)國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的影響

談到這方面，就先具體了解一下比特幣礦機(jī)ASIC的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察專欄作者李飛在其文章《比特幣兇猛，然而70%的礦機(jī)ASIC公司面臨出局命運(yùn)》中介紹：

在礦機(jī)ASIC領(lǐng)域，最重要的兩個(gè)指標(biāo)是算力和能效比，這是決定挖礦利潤(rùn)的關(guān)鍵要素。所謂算力是指每秒鐘能執(zhí)行的哈希算法次數(shù)，通常用哈希每秒（H/s）表示，目前高端礦機(jī)（包括多塊芯片）已經(jīng)能做到10TH／s數(shù)量級(jí)的算力；而能效比指的是消耗單位能量芯片所能執(zhí)行的哈希數(shù)量，用焦耳每哈希（J/H）表示。

至于具體運(yùn)行上，礦機(jī)整體系統(tǒng)簡(jiǎn)而言之是一個(gè)異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)。主處理器（host processor）上通常會(huì)運(yùn)行簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，一方面可以和用戶互動(dòng)，另一方面負(fù)責(zé)給加速器（accelerator）布置任務(wù)，而加速器完成計(jì)算后再把結(jié)果匯報(bào)給主處理器。總結(jié)而言，礦機(jī)ASIC的關(guān)鍵指標(biāo)是計(jì)算能力，李飛強(qiáng)調(diào)。

按照他的觀點(diǎn)，在設(shè)計(jì)礦機(jī)ASIC的時(shí)候，可以從微結(jié)構(gòu)（micro-architecture）和系統(tǒng)兩個(gè)級(jí)別入手：

從微結(jié)構(gòu)角度考慮，最關(guān)鍵的是如何設(shè)計(jì)流水線和平行處理架構(gòu)，避免計(jì)算哈希算法的某一個(gè)環(huán)節(jié)成為系統(tǒng)性能的瓶頸。此外，內(nèi)存訪問也是微架構(gòu)中要仔細(xì)考慮的。

從系統(tǒng)角度考慮，則是增加集成度。把芯片無限做大，在一塊芯片上海量的計(jì)算單元理論上可行，但是，現(xiàn)實(shí)中不這么做有兩個(gè)重要原因，其一是散熱問題，芯片發(fā)熱隨著芯片面積呈冪律上升規(guī)律，當(dāng)芯片大到一定程度后散熱系統(tǒng)就無法滿足需求了。第二是良率問題，隨著芯片面積變大，保證高良率將會(huì)是一個(gè)及其困難的問題。因此，目前增加集成度的辦法是在散熱和良率能保證的情況下把芯片盡量做大，同時(shí)在一個(gè)礦機(jī)里集成盡可能多的芯片。

李飛表示，由于比特幣ASIC主要是數(shù)字邏輯，對(duì)于半導(dǎo)體工藝的需求主要是高速數(shù)字邏輯，所以說礦機(jī)ASIC可以說是我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)在全球高速數(shù)字芯片方面的一次重大突破。比特大陸等中國(guó)公司在技術(shù)上走到了全球前列是一件相當(dāng)值得慶賀的事情。即使未來比特幣沒有能成為主流，但是以比特大陸為首的礦機(jī)ASIC公司在高速?gòu)?qiáng)算力ASIC方面的積累也會(huì)成為中國(guó)半導(dǎo)體領(lǐng)域的寶貴財(cái)富。

未來會(huì)走向何方?

從現(xiàn)狀看來，挖狂熱潮對(duì)于整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說都是正面的，但因?yàn)楸忍貛拍酥翑?shù)字貨幣這個(gè)東西有很大的不確定性。例如紐約時(shí)報(bào)作者Paul Krugman日前就以《Bubble, Bubble, Fraud and Trouble》為標(biāo)題寫了一篇文章，里面指出：

“

它是一個(gè)泡沫，但它也是一種狂熱信仰，新加入者被灌輸了關(guān)于邪惡政府會(huì)竊取他們所有資金的偏執(zhí)幻想（相反，私人黑客竊取的大部分是現(xiàn)存的加密貨幣代幣）。對(duì)比特幣持懷疑態(tài)度的記者告訴我，沒有什么話題能像比特幣這樣，制造出那么多的仇恨郵件。

所以，不，我的理發(fā)師不應(yīng)該購(gòu)買比特幣。它肯定會(huì)以失敗告終，而且這一天來得越早越好。

”

當(dāng)然現(xiàn)在也有很多分析師對(duì)比特幣的未來充滿信心。但考慮到全球多地政府對(duì)虛擬貨幣的不信任，也許就有一天真的面臨重大打壓，這時(shí)候會(huì)給產(chǎn)業(yè)鏈帶來怎樣的影響？

對(duì)制造和封測(cè)廠來說，考慮現(xiàn)在行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的看好，還有現(xiàn)在高性能芯片的發(fā)展需求，還有礦機(jī)芯片業(yè)務(wù)總體業(yè)務(wù)還是影響力不夠，相信就算哪一天真的崩盤了，對(duì)于封測(cè)和制造廠商來說，這也是蚍蜉，撼不動(dòng)大樹。

來到礦機(jī)ASIC廠商方面，根據(jù)強(qiáng)者恒強(qiáng)的道理，也許對(duì)大部分的廠商來說，這將會(huì)是滅頂之災(zāi)。不過對(duì)比特大陸和嘉楠耘智這兩個(gè)先行者來說，他們貌似已經(jīng)做好了AI的第二手準(zhǔn)備。

在2018年1月初，比特大陸正式宣布了AI專用芯片BM1680。這顆心片的微架構(gòu)支持FP32浮點(diǎn)預(yù)算，浮點(diǎn)峰值性能為2TFlops、峰值功耗為41W、平均功耗25W。具體定位為“面向深度學(xué)習(xí)的張量計(jì)算加速處理器”，適用于CNN / RNN / DNN 等人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)和訓(xùn)練。根據(jù)他們透露，BM1680的后續(xù)芯片早已開始進(jìn)入研發(fā)階段，BM1682已經(jīng)在去年12月成功流片，BM1684將會(huì)在2018年的9月完成流片。其中BM1684預(yù)計(jì)在2018年4季度成功量產(chǎn)，其性能指標(biāo)將達(dá)到6T運(yùn)算力、30W功耗、同時(shí)還支持FP16、INT8等低精度計(jì)算。還將使用TSMC提供的12nm最新工藝。這些產(chǎn)品將會(huì)為人臉檢測(cè)、行人的檢測(cè)和屬性的分析和人臉識(shí)別帶來支持。

至于嘉楠耘智方面，據(jù)報(bào)道，2017年12月19日，他們已經(jīng)預(yù)發(fā)布了全球最早的人工智能邊緣計(jì)算芯片KPU。新發(fā)布的KPU芯片集成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和高性能處理器，將應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、語(yǔ)音交互、智能家居物聯(lián)網(wǎng)終端和圖像識(shí)別，為未來社會(huì)生活提供全方位的人工智能應(yīng)用服務(wù)。它的使云端的計(jì)算能力可在邊緣完成，節(jié)約了帶寬和能源，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算本地化保護(hù)隱私，高難度的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將不再是云計(jì)算的專利。

半導(dǎo)體行業(yè)觀察認(rèn)為，對(duì)于這些類似礦機(jī)ASIC這種從某爆款單品打入市場(chǎng)的集成電路廠商而言，居安思危，做好提早計(jì)劃，才是基業(yè)長(zhǎng)青的根本，否則將會(huì)在瞬息萬變的市場(chǎng)，起個(gè)大早，趕了個(gè)晚集。