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自主创“芯”星光路 智能摩尔再启程

自1965年中国第一块硅基数字集成电路研制成功至今,中国集成电路产业伴随着中国的工业强基之路砥砺前行。到2020年,我国集成电路销售收入达到8848亿元,年产量达2614.7亿块,较1991年的年产量增长了2041.7倍。

伴随着中国集成电路产业不断提升运行质量的新阶段与新机遇,中国共产党迎来百年华诞。在中国共产党历史展览馆和中国国家博物馆,“中国芯”的力量再次被见证。为庆祝建党100周年的中国共产党历史展览馆中,展示了“星光中国芯”数字多媒体芯片,与航天员杨利伟在“神舟五号”展示的中国国旗和联合国旗、蛟龙号模型等见证中国科技“上天入地”的珍贵文物一起隆重展出。在中国国家博物馆,5枚“星光中国芯”数字多媒体芯片作为国史文物收藏和展示。

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右下为“星光中国芯”数字多媒体芯片1号~5号芯片

“我亲身参加了‘星光中国芯工程’,为之奋斗了20多年,感到无比的自豪。我们将充分汲取中国共产党百年奋斗史蕴含的伟大精神、丰富智慧和蓬勃力量,把‘星光中国芯工程’进一步做大做强,并与业内广大科技工作者一起把我国集成电路事业推向新的高度,” 中星微电子集团资深副总裁、集团总部党支部书记林云生向《中国电子报》记者表示。

形成技术与市场的良性闭环

1999年,由原信息产业部、财政部投资启动,由现任中国工程院院士、中星微电子集团创建人兼首席科学家邓中翰等一批海归爱国博士承担实施的“星光中国芯工程”正式启动。中星微在承担实施“星光中国芯工程”过程中,通过走自主创新发展道路,成功研制了具有自主知识产权的“星光”系列数字多媒体芯片,成为大规模打入国际市场的“中国芯”,结束了中国“无芯”的历史。

林云生向记者表示,“星光中国芯工程”的实施可以分为三个阶段:

第一个阶段是从1999年到2006年,“星光中国芯工程”推出了“星光1号”到“星光5号”数字多媒体芯片。作为中国第一代超大规模集成电路,“星光中国芯”系列数字多媒体芯片销往16个国家和地区,年销售收入突破了10亿元,占全球计算机图像输入芯片市场份额达到60%以上。“星光”数字多媒体芯片于2005年3月荣获国家科技进步一等奖,中星微于2005年11月成为第一家在纳斯达克上市的中国芯片设计公司。

第二个阶段是从2007年到2015年,中星微电子集团和公安部第一研究所作为联合组长单位,牵头研究制定自主可控的SVAC国家标准,从基础信源层面解决公共安全和信息安全的关键问题,“星光中国芯工程”推出了SVAC专用芯片,搭建起从芯片、算法、软件、终端设备、系统平台到整体解决方案的基于SVAC国家标准的安防监控系统产业链,在国家平安中国、天网工程、雪亮工程等重大项目建设中发挥了关键作用。2013年12月,基于“星光中国芯工程”核心技术和SVAC国家标准视频监控技术的重大应用项目荣获国家科技进步一等奖。

第三个阶段是从2016年至今。2016年,“星光中国芯工程”推出新一代人工智能芯片“星光智能一号”,该芯片采用“数据驱动并行计算”技术和“多核异构”片上架构,是国内外第一个集成了嵌入式神经网络处理器(NPU)的前端图像处理系统级芯片;2018年5月,“星光中国芯工程”推出“星光智能二号”,性能比一代提升16倍、功耗下降50%;预计2021年10月,“星光中国芯工程”将推出“星光智能三号”。也是这个阶段,“星光中国芯工程”团队深入探索后摩尔时代芯片技术发展方向,提出“智能摩尔技术路线”,布局新型智能处理技术及系统应用研究。

“星光中国芯工程”除了在集成电路核心技术突破和专利积累上取得成果,还在底层标准研制和科技成果转化上做出示范,其研制的“星光”系列数字多媒体芯片销量超亿枚,实现了基于市场需求进行技术研发、技术成果获得市场验证、市场收入继续投入技术研发的良性闭环。

在技术的开发和市场转化的过程中,“星光中国芯工程”形成了五点经验:一是打造具有技术底蕴且目标一致的核心团队;二是选好项目的突破口,林云生指出,当年“星光中国芯工程”之所以选择数字多媒体芯片,是对国内外技术走向和市场情况进行分析研究与综合权衡后的结果;三是要从底层标准入手,打造具有自主核心技术的产业链;四是符合国家发展的需要,顺应国家发展的需求;五是勇于探索新技术,创新发展新模式。

“有中星微作为企业主体,有星光中国芯国家级工程、有数字多媒体芯片技术国家重点实验室,我们形成了‘三位一体’的发展模式,对于集成电路的研发设计和系统产业的创新发展起到了重要的示范作用。”林云生说。

面向智能计算再启程

从2001年“星光一号”诞生至今,数字多媒体技术经历了多轮演进,形态、制式、载体都发生了显著的变化,对于底层硬件也有了不同的需求。

据林云生介绍,二十年前“星光中国芯”系列数字多媒体芯片主要用在计算机、手机等多媒体终端上,此类场景的特点是从前端摄取处理芯片到后端处理器的传输距离比较短。在终端设备追求轻量化、小型化的当下,原先的数字多媒体芯片被逐步整合到中央处理器和协处理器上。

但是,随着智慧安防系统、车载信息系统等视频摄取终端与后方处理器有着较长传输距离的场景日益普及,相对独立的数字多媒体芯片再度成为刚需,且智能化趋势更加明显。在智慧安防系统中,除了传统的视音频处理技术,还增加了对视频的智能处理、智能识别、底层加解密等重要功能,这就需要更好架构、更强性能的数字多媒体芯片来实现,因而“星光中国芯工程”在原先数字多媒体芯片产品线的基础上,进一步衍生推出了安防监控芯片产品线、人工智能芯片产品线、汽车视音频系统芯片产品线。

在追寻数字多媒体芯片技术演进趋势的同时,“星光中国芯工程”也在横向拓展,与汽车厂商联手研发市场急缺的车规级芯片。

“今年以来汽车芯片严重短缺,市场对汽车芯片需求旺盛。随着汽车的电动化、自动化、智能化趋势越来越明显,用到的芯片越来越多,更新换代也越来越快。‘星光中国芯工程’顺应技术和市场趋势,正从消费电子、公共安全、人工智能领域向汽车电子领域拓展。”林云生说,“目前我们规划了五个类别的汽车芯片,正在与一汽集团、长城汽车等知名车企合作,致力于汽车芯片研发应用国产化,做大做强汽车‘中国芯’。” 

当前,摩尔定律逼近物理极限,发展步伐放缓。而智能计算正在赋能视频信息、公共安全等各行各业,对算力的需求急剧上升。面对算力需求提升与集成电路制程迭代放缓的矛盾,“星光中国芯工程”将沿着智能摩尔技术路线,以多核异构智能处理器为核心,以SVAC国家标准为引领,开展新一代人工智能垂直域创新,在后摩尔时代构建更有成长性的产业链和产业生态。

责任编辑:张心怡


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