集成电路产业系列报告之二：内核架构意义凸显，RISC-V现新机.pdf

免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 1 证券研究报告 行业 研究 /深度研究 2020年 10月 23日 集成电路 增持（维持） 胡剑 SAC No. S0570518080001 研究员 SFC No. BPX762 021-28972072 hujianhtsc 刘叶 SAC No. S0570519060003 研究员 SFC No. BKS183 021-38476703 liuyehtsc 李梓澎 SAC No. S0570120090023 联系人 lizipenghtsc 1电子元器件 : 以史为 鉴， IC 产业内循环新机遇2020.08 2电子元器件 : 国产半导体材料的新机遇2019.10 3电子元器件 : 射频前端芯片国产化机会2019.10 资料来源： Wind 内核架构意义凸显， RISC-V 现 新 机 集成电路产业系列报告之二 ARM 被收购或促 RISC-V 处理器自主可控提速 美国芯片巨头英 伟 达近期对全球指令集和处理器 IP 授权龙头 ARM 的收购计划进一步凸显了处理器内核架构对 IC 设计的重要意义 。在移动互联时代， 中国多个领域 芯片借助 ARM 架构处理器实现了崛起，我们 看 好中国企业与 ARM 继续 合作 拓展市场空间。 与此同时，在中美贸易摩擦、 ARM技术供应稳定性存在风险的背景下，国内处理器自主可控有望提速。 因为RISC-V 具 有开源和开放合作的优势，国内产学研各界正推动 该架构的 科学研究、架构生态建 设和产业化 ，我们看好 基于 RISC-V 架构实现 中国 AIoT处理器 自主可控 ，产业链相关标的包括兆易创新、中颖电子、芯原股份等。 ARM 助力国产芯片质与量双击 ， AIoT 时代 国产 MCU 成长空间广阔 移动互联时代 ，随着半导体行业产业链朝着细化分工发展， IP 授权模式 在芯片设计领域中 崛起。 作为全球处理器 IP 授权龙头， ARM 的授权模式在产业链分工的背景下助力国内芯片设计企业快速 崛起 。通过获得 ARM 架构授权，中国在 部分 智能手机、机顶盒、安防领域 SoC 芯片设计上不仅实现自主化，甚至达到世界领先水平；中国企业借助 ARM Cortex-M 系列处理器内核成功生产 32 位 MCU，进入 之前被 国际巨头所垄断的高端 MCU市场。 我们认为 中国智慧物联网发展带来的增量需求和 ARM 多样的技术方案和完善的生态，有望继续给予中国 ARM 生态企业广阔的发展空间。 ARM 收购案 或 刺激自主 可控提 速 ，开 源 RISC-V 成 AIoT 自主处理器选项 回顾中美贸易摩擦，美国对国内诸多企业进行了核心技术出口管制。 ARM的指令集架构、处理器内核 IP 技术和市场地位在被英伟达控制后， 存在成为美国管制技术的可能性。 RISC-V 架构的开源模式是自主可控的基础。我们认为，因其指令集本身兼具简洁、灵活和模块化等诸多特点， RISC-V架构在 AIoT 领域的发展空间被全球范围顶尖企业和科研院校广泛关注。由于 X86 架构和 ARM 或同时被美国把持，且目前包括 X86 和 ARM 在内的任何指令集架构在 AIoT 领域尚未形成一家独大形势，我们认为 RISC-V 将为中国在 AIoT 处理器带来自主可控的机遇。 发 挥新 型举国体制优势推进自主可控，国内产学研多领域协同发展已铺开 目前，国外新兴 RISC-V 企业和原有科技巨头纷纷布局卡位， RISC-V 生态逐渐成型。以史为鉴，中国正发挥新型举国体制优势，从政府政策到学术研究到产业落地多方面协同推动 RISC-V 架构在中国加速发展。相关扶持政策陆续出台；企业和科研院校正积极参与国内外各种形式的合作；大学和研究机构广泛开展基于 RISC-V 多领域的研究；近百家相关企业投入产业链各个环节，商业化成果陆续推向市场，其中不乏阿里巴巴旗 下平头哥的玄铁 910 处理器内核、兆易创新的 GD32V 系列 32 位 MCU 和汇顶科技的 GM6x5x 系列 指纹控制芯片等亮点产品。 产业链相关标的 兆易创新（ MCU）、汇顶科技（ MCU、指纹控制芯片）、晶晨股份（多媒体 SoC）、中颖电子（ MCU）、全志科技（ MCU）、芯原股份（ IP）、东软载波（ MCU）等。 风险提示： 中美贸易摩擦加剧；国产技术发展不及预期。 (9)286410113719/10 19/12 20/02 20/04 20/06 20/08(%)集成电路 沪深 300一年内行业 走势图 相关研究 行业 评级： 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 2 正文目录 CPU 是计算机系统的核心 ,架构是 CPU 的基石 . 4 从数千晶体管到百亿晶体管 ,CPU 在过去近五十年飞速发展 . 4 指令集架构是 CPU 控制和计算指令的规范标准 . 5 处理器微架构是指令集架 构的物理实现 . 7 产业分工细化， ARM 成为处理器 IP 授权领域王者 . 9 半导体产业垂直分工催生芯片 IP 产业 . 9 ARM 与移动互联时代互相成就 . 10 ARM 不出售芯片只授权架构，商业模式开创半导体行业先河 . 10 ARM 通过指令集架构授权在技术上与合作伙伴互相紧密对接 . 11 ARM 提供多样化处理器 内核 IP 授权，与生态伙伴实现双赢 . 11 ARM 助力国产芯片质与量双击，收购案或刺激自主可控提速 . 13 智能移动设备普及， ARM Cortex-A 助力国产智能终端 SoC 崛起 . 13 物联网时代 MCU 需求提升，本土厂商借助 ARM Cortex-M 卡位高端市场 . 14 中国智慧物联市场前景广阔， ARM 授权仍是双赢选择 . 16 ARM 收购案或带来技术供应不稳定性，国产处理器或将加速自主可控处理器发展 17 RISC-V 引产业关注，开源模式赋予国内处理器换道超车机会 . 18 RISC-V 是新兴精简指令集，开源模式吸引关注 . 18 RISC-V 架构迎 AIoT 新机遇 . 18 CPU 自主可控道阻且长，发挥新型举国体制优势布局 RISC-V . 19 AIoT 爆发在即，国内多方面推进 RISC-V 发展 . 20 政策陆续出台，推动产业发展 . 20 产学研齐登场，积极投身国内外合作 . 21 科研机构发力，展开多领域研究 . 21 企业积极投身产业化，自主产品不乏亮点 . 22 国内 MCU 和 RISC-V 产业链重点公司情况 . 23 风险提示 . 24 图表目录 图表 1： 世界首款商用 CPU-Intel 4004 . 4 图表 2： 英特尔第十一代酷睿处理器芯片 . 4 图表 3： 苹果最新发布的 A14 Bionic SoC 搭载 6 核 CPU . 5 图表 4： 指令集是计算机系统中硬件和软件之间交互的规范标准 . 6 图表 5： ARMv8 指令集加法指令示意 . 6 图表 6： 冯诺伊曼计算机体系基本结构 . 7 图表 7： 冯诺伊曼计算机体系中 CPU 工作流程 . 7 图表 8： ARM Cortex-A77 处理器架构图 . 8 图表 9： AMD Zen2 处理器架构图 . 8 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 3 图表 10： 部分先进处理器芯片架构对比 . 8 图表 11： AMD Ryzen 3970x 处理器 . 8 图表 12： 华为海思麒麟 9000 5G SoC . 8 图表 13： 不同制程工艺设计成本预测 . 9 图表 14： 2019 年半导体 IP 以功能分类市场份额 . 9 图表 15： 2019 年全球十大半导体 IP 供应商 . 10 图表 16： ARM 商业模式 . 10 图表 17： ARM 授权体系 . 10 图表 18： 复杂指令集和精简指令集对比 . 11 图表 19： 苹果和安卓旗舰智能机芯片 Geekbench 单核跑分比较 . 11 图表 20： 三星 Exynos 4412 SoC 架构图 . 12 图表 21： 兆易创新 GD32E503 系列 MCU 架构图 . 12 图表 22： ARM Cortex 系列处理器 IP . 12 图表 23： 2020Q2 中国智能手机处理器市场份额 . 13 图表 24： 2020Q2 全球智能手机处理器市场份额 . 13 图表 25： 华为海思历代旗舰手机芯片 . 13 图表 26： 部分中国本土基于 ARM 处理器的 SoC 产品 . 14 图表 27： 2019 年全球 MCU 应用市场构成 . 15 图表 28： 2019 年中国 MCU 应用市场构成 . 15 图表 29： 2015-2022E 中国 MCU 市场规模和同比增长速度 . 15 图表 30： 部分中国本土 32 位 MCU 供应商和代 表产品 . 16 图表 31： 中国物联网市场规模统计及预测 . 17 图表 32： 2019-2030 中国人工智能核心产业规模及规划 . 17 图表 33： 中国 主要自主研发 CPU 简况 . 17 图表 34： RISC-V 大事件汇总 . 18 图表 35： RISC-V 内核需求数量构成预期 . 19 图表 36： RISC-V 和其他架构授权模式比较 . 19 图表 37： 基于 RISC-V 已形成三种知识产权模式 . 20 图表 38： OpenHW Group 加盟成员 . 21 图表 39： 部分国内科研机构基于 RISC-V 研究项目 . 22 图表 40： 阿里巴巴平头哥玄铁 910 算力全球第一 . 22 图表 41： 兆易创新全球首颗 RISC-V 内核 32 位 MCU . 22 图表 42： 中国本土部分设计企业及其基于 RISC-V 架构的芯片产品 . 22 图表 43： 报告中提及公司信息概览 . 24 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 4 CPU 是计算机系统的核心 ,架构是 CPU 的基石 美国太平洋时间 2020 年 9 月 13 日，美国图形处理器和人工智能芯片巨头英伟达（ NVDA US，无评级）在官网宣布计划以总价为 400 亿美元的英伟达股票和现金从日本的软银和软银愿景基金收购全球最大处理器内核 IP（ Intellectual Property）供应商 ARM Limited。据 ARM 官网介绍， 全球 超过 95%的 智能手机基于 ARM IP 开发 ， 中美贸易摩擦的时代背景下，继 X86 架构被美国牢牢掌控之后， ARM 架构 或 同时被美国公司掌控 ，引发市场对中国缺少自主处理器架构和芯片产业链安全广泛关注。 因此，我们对处理器发展史、 ARM 公司、 ARM 与中国的合作以及处理器架构自主可控发展等方面进行研究分析，我们认为中国芯片公司和 ARM 在移动互联时 代合作中实现双赢，国产智能手机、多媒体领域 SoC 达到世界领先，高端 32 位 MCU 实现 了 突破。 未来 智慧物联时代带来极为丰富的应用场景和智能设备需求， 基于 ARM 架构的国产 MCU、 SoC应 用 有广阔 的 发展空间 。同时，我们认为英伟达收购 ARM 或将重塑全球芯片产业格局 ，在中美贸易摩擦 背景 下， ARM 架构因其 技术和市场地位有成为管制技术的潜在可能性。我们认为 这种不 确定 性 或 将 刺激中国自主化进程 提速 。 RISC-V 架构凭借开源和开放等优点，有望成为中国 AIoT 领域自主可控处理器架构的最佳选择。 从数千晶体管到百亿晶体管 ,CPU 在 过去近五十年飞速发展 中央处理器 单元（ CPU， Central Processor Unit）是 计算机系统 的核心。 CPU 的功 能主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据 。 中央处理器主要包括 逻辑运算 器 、 控制器 和寄存器等部件。同时， CPU 还包括 高速缓冲存储器 （ Cache） 及实现它们之间联系的数据、控制的总线 。其中， 逻辑 运算器是 多功能的运算单元 ，主 要进行相关的逻辑运算，如执行移位操作 和 逻辑操作 。 除此之外 ， 逻辑 运算器 还可以执行定点或浮点算术运算操作 ，以及地址运算和转换等命令 。 控制 器 则是主要用来对指令进行分析并且能够发出相应的控制信号。寄存器则是用来暂存指令、数据和地址 信息 。 1971 年 11 月 15 日，美国英特尔公司（ INTC US,无评级）推出世界第一款商用计算机微处理器 Intel 4004，被认为是 CPU 发展史的开端。作为 4 位处理器， Intel 4004 由 10um制程工艺在 2 英寸晶圆上打造，集成了 2300 个晶体管，主频为 740kHz。而到了 49 年后的 2020 年，第十一代酷睿处理器芯片基于英特尔 10nm 工艺打造， 将集成超过百亿个晶体管 ，最高主频可高达 4.8Ghz。这颗 CPU 芯片不再是单一的 CPU，而是集成了全新架构的 Willow Cove 内核、 Iris X 图形处理器、内存控制器、图像处理器、媒体解码器、电源管理、神经元加速器和各类高速接口控制器等各种组件。其中 Willow Cove 内核正是这颗 CPU 芯片集成的传统意义上的 CPU。 图表 1： 世界首款商用 CPU-Intel 4004 图表 2： 英特尔第十一代酷睿处理器芯片 资料来源： Intel,华泰证券研究所 资料来源： Intel,华泰证券研究所 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 5 现代 CPU 成为处理器（ processor）芯片的核心 组 件 之一 ，而不仅仅是唯一 组 件。 在过去 50 多年间，芯片制程工艺在摩尔定律的指引下从数十微米演进至 5 纳米，芯片的集成度不断提升。现代的应用 处理器芯片（ AP， application processor）、 微处理器（ MPU，Microprocessor Unit）、 微控制器（ MCU、 Microcontroller Unit） 、片上系统（ SoC， System on Chip）等数字逻辑运算芯片在 CPU 外围集成了其他功能多样的组件。这些超大规模集成电路的 CPU 模块被称为处理器内核（ Core）。 2020 年 10 月 14 日发布的苹果 5nm 移动终端处理器芯片 A14 Bionic 集成了 118 亿个晶体管， 2020 年 10 月 22 日，华为发布的麒麟 9000 5G SoC 集成了 超过 150 亿个晶体管。 多核技术的出现，在芯片基板上集成多个 CPU 内核，进一步提升了现代处理器芯片的性能。 多个内核集成为一个 CPU 集合（ cluster） 共享一级高速缓存。 2012 年， ARM 又引入大小核 技术 （ big.LITTLE technology） , 在 SoC 的 CPU 集合里同时集成了高性能的大核（ Cortex-A7x）和低功耗小核（ Cortex-A5x），在不同应用场景下切换，从而达到性能和待机时长兼顾。大小核的 CPU 集合在智能手机芯片中最为常见。 图表 3： 苹果最新发布的 A14 Bionic SoC 搭载 6 核 CPU 资料来源： Apple，华泰证券研究所 指令集架构 是 CPU 控制和计算指令的规范标准 计算机 指令 （ Instruction） 是计算机硬件直接能识别的 命令。 指令是 由一串 二进 制 数码组成。一条指令通常由两个部分组成： 操作码 和 地址码 。 操作码 指明该指令要完成的操作的类型或性质，如取数、做 加法或输出数据等 ； 地址码 指明操作对象的内容或所在的 存储单元 地址。 计算机程序 在硬件上执行 是由成千上万条指令组成的 。一段程序通过编译翻译成汇编语言，而后通过汇编器翻译成一条一条机器码。这些机器码是由 0 和 1组成的机器语言表示，也就是计算机指令。 指令集架构（ Instruction Set Architecture）是指一种类型 CPU 中用来 计算和控制计算机系统的一套指令的集合 。 指令集架构主要规定了 指令格式 、 寻址访存 （ 寻址范围 、 寻址模式 、 寻址粒度 、 访存方式 、 地址对齐 等）、 数据类型 、 寄存器 。指令集通常包括三大类主要指令类型：运算指令、分支指令和访存指令。此外，还包括架构相关指令、复杂操作指令和其他特殊用途指令。因此，一种 CPU 执行的指令 集架构 不仅决定了 CPU 所要求的能力，而且也决定了指令的格式和 CPU 的结构。 X86 架构和 ARMv8 架构就是指令集架构的范畴 。 指令集架构以其复杂性可被分类为复杂指令集架构（ CISC， Complex Instruction Set Computer）和精简指令集架构（ RISC, Reduced Instruction Set Computer）两大类。CISC和 RISC指令集架构是计算机指令系统的优化发展中先后出现。在计算机发展初期，计算机的 优化方 向 是通过设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度，这种计算机系统就被称为复行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 6 杂指令系统计算机 。 20 世纪 80 年代， 尽量 简化计算机指令功能 的基本思想被提出 ，功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令 被保留 ， 而 较复杂的功能用一段子程序来实现，这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机 。 图表 4： 指令集是计算机系统中硬件和软件之间交互的规范标准 资料来源：华泰证券研究所 X86 架构是目前唯一的主流复杂指令集，垄断个人计算机和服务器处理器市场。 X86 架构是英特尔公司在 1978 年发布。在过去 四十 多 年 ， x86 家族不断壮大，从桌面转战笔记本、服务器、 超级计算机 。目前， X86 架构授权被英特尔、超微半导体（ AMD US，无评级）和台湾威盛三家把持。其中， 英特尔和 AMD 的 X86 处理器 在 桌面电脑和笔记本市场 占据主导地位 。 据 2017 年 IDC 的报告统计， X86 处理器在服务器市场占有率也高达 96%。根据 Mercury Research 统计， 2019 年台湾威盛仅占有 0.1%的 X86 桌面处理器市场份额。 图表 5： ARMv8 指令集加法指令示意 资料来源： ARMv8 架构手册，华泰证券研究所 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 7 ARM 指令集架构作为目前最成功 RISC架构，主导了智能手机和物联网芯片处理器市场。根据英伟达公告，基于 ARM 架构的芯片 已累计出货 1800 亿颗 。 ARM 架构处理器在智能手机芯片、车载信息芯片、可穿戴设备、物联网微控制器等领域占到 90%以上市场份额 。90 年代， MIPS 和 Alpha 作为知名 RISC 在与 X86 竞争计算机市场中失败，又在错过智能终 端高速发展的机遇中走向衰弱。 2010 年发布的 RISC-V 作为从发明伊始即以开源为 最大特色 的 RISC ISA 受到全球学界、产业界的高度关 注。全球顶级学府、科研机构、芯片巨头纷纷参与，各国政府出台政策支持 RISC-V 的发展和商业化。 RISC-V 有望成为 X86和 ARM 之后 ISA 第三极。 处理器微架构 是 指令集架构的物理实现 冯 诺依曼体系结构是现代计算机的基础。 1946 年美籍匈牙利科学家冯 诺伊曼提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储，并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法 。冯 诺依曼体系结构主要由 CPU、存储器（ Memory）和输入输出设备（ I/O Device）组成。 在该体系结构下，指 令和数据需要从同一存储空间存取，经由同一总线传输，无法重叠执行。冯 诺依曼体系 的 CPU 工作 分为 5 个阶段 ：取指令阶段 （ instruction fetch） 、指令译码阶段 （ instruction decode） 、执行指令阶段 （ execute） 、访存取数 （ read memory） 和结果写回 （ write back） 。 哈佛结构是另一种主要计算机架构体系。与冯诺依曼处理器相比，哈佛结构的指令和数据存在两个相互独立的存储器模块，使用两条独立的总线连接 CPU 和存储模块。而在改进型哈佛结构（ Modified Harvard Architecture）中，指令和数据存在两个相互独立的存储器模块，但是共用地址和数据总线。现代的复杂芯片上，已经看到纯粹的冯诺伊曼体系或者哈佛体系，而大多数能看到是两者融合或者并存的体系。 图表 6： 冯诺伊曼计算机体系基本结构 图表 7： 冯诺伊曼计算机体系中 CPU 工作流程 资料来源： Computer Architecture ， 华泰证券研究所 资料来源： Computer Architecture ， 华泰证券研究所 实现指令集架构的物理电路被称为处理器的微架构（ Micro-architecture） 。 因此，通俗来讲处理器架构就是处理器电路。 通常 ，具备独立设计处理器微架构的企业被认为有处理器研发能力。大多数情况下，一种处理器的微架构是针对一种特定指令集架构进行物理实现。少部分处理器架构设计为了更好的兼容性，会在电路设计上实现多个指令集架构。虽然，指令集架构可以授权给多家企业，但 微架构的设计细节 ，也就是对指令的物理实现方式 是各家厂商绝对保密的 。由于处理器的功能要求、使用场景不同、各家企业设计技术的差异等因素，即使基于同一指令集架构，各个企业也会设计生产出不同的处理器架构。 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 8 图表 8： ARM Cortex-A77 处理器架构图 图表 9： AMD Zen2 处理器架构图 资料来源： ARM,华泰证券研究所 资料来源： AMD,华泰证券研究所 在计算机时代， 英特尔和 AMD 等 主 要处理器厂商研发 处理器架构仅 供应自家处理器芯片 。作为垄断个人电脑和服务器的 X86 架构阵营，英特尔和 AMD 继续延续只为自家处理器芯片设计供应处理器内核的模式。 2016 年， AMD 和中国服务器企业海光合作，授权给海光的 Zen 架构正是处理器微架构。这个授权物实际就是 AMD 根据 X86 架构设计完成的处理器电路，并不是 X86 指令集架 构。即使是以这种 IP 授权方式的合作，在 X86 阵营中也是极少的个例。 在智能 移动 设备兴起的近 20 年，以 ARM 模式 为代表的 内核 微架构 IP授权模式兴起。 ARM开发 内核 微架构后 ， 将它们 以 IP 形式 上架出售， 芯片 厂商 以 ARM 授权的内核为基础设计芯片使用或 对外 销售。 基于 ARM 精简指令集架构 的 ARM 内核 微架构 IP 选择多样、设计精简可靠、 在低功耗领域表现优异，这种 授权 模式 在以手机、平板为代表的移动终端芯片、机顶盒、视频监控等应用媒体芯片等应用为代表移动智能领域获得广泛的成功 。 ARM 因此也成为移动互联时代的处理器 IP 授权霸 主。 图表 10： 部分先进处理器芯片架构对比 芯片品牌 项目代号 生产 厂 商 发布时间 指令集架构 处理器微架构 终端应用 麒麟 9000 Hi36A0 华为 2020 年 ARM Cortex-A77+A55 智能手机 骁龙 865 SM8250 高通 2019 年 ARM Kryo 585 智能手机、平板电脑 十一代酷睿 Tiger Lake 英特尔 2020 年 X86 Wilow Cove 笔记本、桌面电脑 Ryzen 3970X - 超微 2020 年 X86 Zen 2 桌面电脑 资料来源：各公司官网，华泰证 券研究所 图表 11： AMD Ryzen 3970x 处理器 图表 12： 华为海思麒麟 9000 5G SoC 资料来源： AMD 官网，华泰证券研究所 资料来源：华为官网，华泰证券研究所 行业 研究 /深度研究 | 2020 年 10 月 23 日 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 9 产业分工细化， ARM 成为处理器 IP 授权领域王者 半导体产业垂直分工催生芯片 IP 产业 20 世纪 90 年代开始，信息产业核心从 个人计算机向手机产业 过渡 ， 信息时代从互联网为主体的阶段向移动互联阶段过渡。智能移动 终端 和智能多媒体 产品更加复杂多样 ，对芯片功能和性能需求差异化增加了设计的复杂度。另一方面，随着摩尔定律推进，先进工艺制程 芯片设 计研发资源和成本持续增加 。 根据 2020 年 IBS 报告 预测 ，一款先发使用 5nm 制程芯片设计成本将高达 4.97 亿美元 ,相比 16nm 增长多达 5 倍；即使 5nm 将来成为成熟制程，单款芯片设计成本也将高达 2.5 亿美元，接近 7nm 的先发芯片设计成本。