西安CPU项目实施方案.docx
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1、泓域咨询/西安CPU项目实施方案西安CPU项目实施方案xxx有限公司目录第一章 项目建设背景、必要性8一、 全球CPU市场有望保持平稳增长8二、 流片和封测是芯片的实体制造过程10三、 坚持创新驱动发展,建设丝路科创中心12第二章 市场预测14一、 CPU是计算机系统的核心14二、 运行原理:从不同指令集出发来理解17三、 CPU市场当前处于多核集成阶段,核心数量、频率大幅提升19第三章 总论22一、 项目名称及项目单位22二、 项目建设地点22三、 可行性研究范围22四、 编制依据和技术原则23五、 建设背景、规模24六、 项目建设进度24七、 环境影响25八、 建设投资估算25九、 项目主
2、要技术经济指标25主要经济指标一览表26十、 主要结论及建议27第四章 项目选址29一、 项目选址原则29二、 建设区基本情况29三、 打造高能级创新策源地31四、 做强支柱产业32五、 项目选址综合评价32第五章 建筑物技术方案34一、 项目工程设计总体要求34二、 建设方案36三、 建筑工程建设指标37建筑工程投资一览表38第六章 SWOT分析说明40一、 优势分析(S)40二、 劣势分析(W)41三、 机会分析(O)42四、 威胁分析(T)42第七章 运营管理48一、 公司经营宗旨48二、 公司的目标、主要职责48三、 各部门职责及权限49四、 财务会计制度52第八章 发展规划分析60一
3、、 公司发展规划60二、 保障措施66第九章 环境影响分析68一、 编制依据68二、 建设期大气环境影响分析69三、 建设期水环境影响分析71四、 建设期固体废弃物环境影响分析72五、 建设期声环境影响分析72六、 环境管理分析73七、 结论74八、 建议74第十章 工艺技术说明76一、 企业技术研发分析76二、 项目技术工艺分析78三、 质量管理79四、 设备选型方案80主要设备购置一览表81第十一章 节能说明82一、 项目节能概述82二、 能源消费种类和数量分析83能耗分析一览表84三、 项目节能措施84四、 节能综合评价85第十二章 原辅材料及成品分析87一、 项目建设期原辅材料供应情况
4、87二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理87第十三章 投资方案分析89一、 编制说明89二、 建设投资89建筑工程投资一览表90主要设备购置一览表91建设投资估算表92三、 建设期利息93建设期利息估算表93固定资产投资估算表94四、 流动资金95流动资金估算表96五、 项目总投资97总投资及构成一览表97六、 资金筹措与投资计划98项目投资计划与资金筹措一览表98第十四章 经济效益及财务分析100一、 基本假设及基础参数选取100二、 经济评价财务测算100营业收入、税金及附加和增值税估算表100综合总成本费用估算表102利润及利润分配表104三、 项目盈利能力分析105项目投资现金流量表
5、106四、 财务生存能力分析108五、 偿债能力分析108借款还本付息计划表109六、 经济评价结论110第十五章 招标及投资方案111一、 项目招标依据111二、 项目招标范围111三、 招标要求111四、 招标组织方式112五、 招标信息发布112第十六章 风险风险及应对措施113一、 项目风险分析113二、 项目风险对策115第十七章 总结说明118第十八章 附表附录119营业收入、税金及附加和增值税估算表119综合总成本费用估算表119固定资产折旧费估算表120无形资产和其他资产摊销估算表121利润及利润分配表122项目投资现金流量表123借款还本付息计划表124建设投资估算表125建
6、设投资估算表125建设期利息估算表126固定资产投资估算表127流动资金估算表128总投资及构成一览表129项目投资计划与资金筹措一览表130第一章 项目建设背景、必要性一、 全球CPU市场有望保持平稳增长全球微处理器出货量与市场规模稳定增长。微处理器为微机的中央处理器,2019年受宏观经济市场影响供应链流程暂缓,微处理器市场规模略有下滑,之后其出货量与市场规模稳步增长。据ICinsights数据,2021年全球微处理器出货量达24.9亿台、市场规模达1029亿美元,预计到2022年全球微处理器出货量达26亿台、市场规模增长回落至7%左右。伴随下游应用拓展,全球微处理器平均单台售价呈持续增长趋
7、势。2021年微处理器平均单价达到41.33美元/台,同比增速3.31%,预计至2022年平均销售价格达42.46美元/台,下游应用场景需求增多刺激微处理器价格呈上升趋势。下游市场来看,全球桌面PC出货量回升。对细分市场进行研究,CPU的重要应用领域包括桌面和服务器,每台桌面通常只有一颗CPU,而每台服务器的CPU数量不定。在桌面领域,2015-2018年全球出货量呈现整体下降趋势,但平均仍保持在2.6亿台/年左右。2019-2020年全球桌面出货量回升,2020年达到3.03亿台,同比增长13.48%,预计2021年全球桌面出货量达到3.49亿台。服务器市场规模2027年将达143.7亿美元
8、,带动服务器CPU需求上升。2015-2020年全球服务器出货量呈现波动上升态势,CAGR为4.67%,2020年全球服务器出货量达1220万台,同比增长3.92%。根据QYResearch预测,下游服务器市场规模于2020年达到90.8亿美元,预计未来将以6.58%复合增长率在2027年达到143.7亿美元,服务器市场增长将带动服务器CPU市场规模增长。产业驱动力:制造工艺、设计方法、微架构迭代升级。芯片制程的进步能够推动CPU的发展,一方面体现在可以让芯片的集成度大大增加。芯片容纳的晶体管数量越多,性能就越高,对于CPU而言即是运算核心的增强和缓存单元的增大。CPU的高速缓存要求运行在数G
9、Hz的高频率上,只能使用SRAM类型的存储逻辑,而SRAM的每一个比特位需要占用6个晶体管,存储密度很低,1MB容量的二级缓存需要占用5000万个晶体管,在这种情况下如果因为晶体管的数量越多CPU的尺寸就越大,对制造成本、散热和运行速度的提升都非常不利,因此制程的进步可以使得芯片的集成度提高,助力CPU的性能提升。另一方面,芯片制程的进步能够带来运算性能和电气性能的双方面改进。芯片制程的进步可以带来功耗的明显降低,而低功耗同时意味着芯片的工作效率可以继续向上提升一个等级。另一方面,低功耗可以使得运行过程更加节能,对散热设计的压力更小,安静、低噪的运行得以保障。芯片制程由微米级进步至纳米级,仍在
10、不断缩小。1971年Intel4004发布,这是人类历史上第一枚微型电脑处理器,在3mn*4nm的尺寸中拥有2300个晶体管,采用了5层设计,10um的制程,每秒运算9万次,代表了当时最先进的半导体器件制造水平。至1980年进入800nm的亚微米级别,再到2000年制程工艺步入50nm的纳米级,迄今台积电3nm制程芯片将在下半年量产。制程工艺的缩小带来性能的切实提升和功耗的降低。以晶圆代工龙头企业台积电为例,1987年成立时其芯片制程为3um,随后逐步提升,至1990年达到1um,2004年开始采用90nm的制程工艺,2015年台积电实现16nmFinFET(FF)量产,2018年台积电开始量
11、产7nm芯片,从16nm转到7nm实现了3.3倍的栅极密度、约40%的性能提升、功耗降低大于65%。2022年台积电公布2nm制程的部分技术指标,相较于其3nm低成本版的工艺,性能将提升10%-15%、功耗将降低25%-30%。二、 流片和封测是芯片的实体制造过程CPU生产过程即在极高纯度的单晶硅片上,根据设计图纸即生产过程中表现形态为掩膜,进行雕刻,形成极其精细、复杂的电路。具体过程主要包括硅提纯、切割晶圆、影印、刻蚀、重复、分层、封装、多次测试等。1)硅提纯:生产CPU现阶段主要的材料是Si,这是一种非金属元素,从化学角度来看其位于元素周期表中金属元素与非金属元素的交界处,具备半导体性质,
12、适合于制造各种微小的晶体管,是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。在硅提纯的过程中,原材料硅先被熔化并放入石英熔炉中,以便硅晶体围绕晶种生长。2)切割晶圆:硅锭制作出来后被切割成片状,称为晶圆。用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,并将其划分为多个细小的区域,每个区域都将成为一个CPU的内核(Die)。一般而言,晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的CPU成品越多。3)影印:在经过热处理得到的硅氧化物层上面敷涂一种光阻物质,紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片,被紫外线照射的地方光阻物质溶解。为了避免不需要曝光的区域也受到光的干扰,必须制作遮罩将这些区域
13、进行遮蔽。4)蚀刻:这是CPU生产过程中的重要操作,也是CPU工业中的重头技术。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头,短波长的光将透过这些石英遮罩的孔照在光敏抗蚀膜上使之曝光。接下来停止光照并移除遮罩,使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜,以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。之后曝光的硅将被原子轰击,使得曝光的硅基片局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,以制造出N井或P井,结合制作的基片CPU的门电路完成。5)重复、分层:为加工新的一层电路,再次生长硅氧化物,沉积一层多晶硅,涂敷光阻物质,重复影印、刻蚀过程,得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍,形成3D结构,每几层中间都要填上
14、金属作为导体,层数决定于设计时CPU的布局,以及通过的电流大小。6)封装:将一块块的晶圆封入一个陶瓷或塑料的封壳中,以便装在电路板上。封装结构各有不同,好的封装往往能带来芯片电气性能和稳定性的提升,并能间接地为主频的提升提供可靠基础。7)测试:这是CPU出厂前必要的过程,将测试晶圆的电气性能,检查是否出现了差错。之后晶圆上每个CPU核心都将被分开检测。由于SRAM结构复杂、密度高,所以缓存是CPU中容易出问题的部分,对缓存的测试也是CPU测试的重要部分。三、 坚持创新驱动发展,建设丝路科创中心坚持以全面创新改革试验区建设为牵引,以推动创新资源开放共享为突破,推动企业创新、人才创业、政府创优,促
15、进科技与经济紧密结合、创新成果与产业发展密切对接,实现创新链、产业链、资金链、人才链、政策链有机融合,加快新旧动能转换。围绕产业链部署创新链,实施支柱产业创新链建设工程,着力攻克第三代半导体、新能源汽车、智能电力装备、民用航空发动机、新材料制备加工、太阳能光伏技术、高端医疗器械等关键核心技术,引领电子信息、汽车、航空航天、高端装备、新材料新能源、食品和生物医药等支柱产业做实做强做优。围绕创新链布局产业链,实施重大科技成果转化工程,培育发展无人机、工业机器人、3D打印、集成电路、北斗导航等高新技术产业集群。以国家新一代人工智能创新发展试验区和硬科技创新示范区建设为抓手,加快新型研发机构、技术创新
16、中心等平台建设,催生“人工智能+”“工业互联网+”“创新设计+”等硬科技产业新业态。第二章 市场预测一、 CPU是计算机系统的核心CPU是计算机的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元,是计算机的核心组成部件。CPU即中央处理器(CentralProcessingUnit),其本质是超大规模集成电路,用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据,并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。CPU由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。运算逻辑部件可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可以执行地址运算和转换。寄存器部件包括通用寄存器、专用寄
17、存器和控制寄存器,分别用于保存指令中的寄存器操作数和操作结果、执行一些特殊操作、用来指示机器执行的状态。控制部件负责对指令译码,并发出完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。按照体系结构进行划分,可分为冯诺依曼结构和哈佛结构。两者的区别在于程序空间和数据空间是否一体,冯诺依曼结构的数据空间与程序空间不分开,而哈佛结构的数据空间与程序空间分开。现代的复杂芯片中,大多是冯诺依曼结构和哈佛结构融合或者并存的体系。冯诺依曼结构:也被称为普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。其特点为数据采用二进制,必须由输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器、控制器组成,另外程序
18、和数据统一存储并在程序控制下自动工作。哈佛结构:是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)。它的主要特点是使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存;使用独立的两条总线,分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径,而这两条总线之间毫无关联,分离的程序总线和数据总线允许在一个机器周期内同时获得指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器),从而提高了执行速度;此外其适合于数字信号的处理。改进的哈佛结构:其具有独立的
19、地址总线和数据总线,两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。并使用公用数据总线来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输。相对于哈佛结构,合并了两个存储器的地址总线和数据总线。按照应用领域划分,CPU可以分为微处理器(MPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、专用处理器(ASP)。MPU属于通用处理芯片,是微型计算机的控制和运算核心,通用性强、功能强大;MCU介于通用处理芯片和专用处理芯片之间,侧重于特定场景的控制;DSP属于专用处理芯片,主要功能为数字信号处理。ASP主要针对于特定领域。微处理器(MPU):MPU涵盖的范围比CPU小,小型的处理器都可以被称作MPU
20、。MPU通过较为强大的运算和处理能力执行较为复杂的大型程序,可以视作是功能增强的CPU。往往被用作个人计算机和高端工作站的核心CPU。微控制器(MCU):MCU也就是俗称单片机,是专门用作嵌入式应用而设计的单芯片型计算机,是将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上从而形成的芯片级计算机,是随着大规模集成电路的出现而产生的。数字信号处理器(DSP):DSP是由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成数字信号处理任务的处理器。DSP不只局限于音视频层面,也应用于通信与信息系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗等领域。DSP是为适应高速实时信号处理任务的需要
21、而发展的,解决了微处理器器件较多、逻辑设计和程序设计复杂、价格较贵等问题,实现了对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别。专用处理器(ASP):ASP是一张针对于特定领域设计的处理器,比如用于HDTV、ADSL、CableModem等的专用处理器。按照下游应用场景进行划分,CPU可以应用在服务器、工作站、个人计算机(台式机、笔记本电脑)、移动终端和嵌入式设备等不同设备上。根据应用领域不同,其架构、功能、性能、可靠性、能效比等技术指标也存在一定差异。二、 运行原理:从不同指令集出发来理解指令集是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合。CPU在设计时就定下了一系列与其他硬件电路相
22、配合的指令系统,不同指令集使得CPU发挥不同的性能,是CPU性能体现的重要标志。包含了基本数据类型、指令集、寄存器、寻址模式、存储体系、中断、异常处理以及外部I/O,一系列的opcode即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令。按照采用的指令集,CPU可以分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两大类。CISC指令集:即复杂指令集,在早期为了扩展计算机功能,需要将更多更复杂的指令加入指令系统,以提高计算机的处理能力,因此CISC强调增强指令的能力、减少目标代码的数量,但是指令复杂,指令周期长。程序中各条指令和指令中的各个操作都是按顺序串行执行的。优点在于控制简单,缺点是对
23、于计算机各个部分的利用率不高,执行速度较慢,主要以x86架构为代表。RISC指令集:即精简指令集,随着半导体技术的发展,80年代开始逐渐通过硬件的方式,而非通过扩充指令来实现复杂功能,指令规模逐渐缩小,指令进一步简化,RISC开始应用。其强调尽量减少指令集、指令单周期执行,但是目标代码会更大。与传统的CISC型相对而言,RISC型的指令格式统一且指令种类较少,显著提高了处理速度,主要为ARM、MIPS、RISC-V等架构。扩展指令集能够提升CPU的某一方面的性能。扩展指令集重新定义了新的数据和指令,从而能够极大提高该方面数据处理能力,但需要有软件支持,常见扩展指令集有MMX、SSE、SSE2、
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