中國芯攻克高端IC 半導體產(chǎn)業(yè)取得關(guān)鍵性突破
[導讀]近十年，世界半導體市場、電子系統(tǒng)產(chǎn)品市場、GDP三者的比例關(guān)系約為1：6：200左右，隨著半導體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，新的電子系統(tǒng)市場不斷開拓，以及半導體產(chǎn)品的不斷降價，半導體產(chǎn)業(yè)（80%為集成電路）在支撐經(jīng)濟發(fā)展中對
近十年，世界半導體市場、電子系統(tǒng)產(chǎn)品市場、GDP三者的比例關(guān)系約為1：6：200左右，隨著半導體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，新的電子系統(tǒng)市場不斷開拓，以及半導體產(chǎn)品的不斷降價，半導體產(chǎn)業(yè)（80%為集成電路）在支撐經(jīng)濟發(fā)展中對GDP的貢獻將越來越大。
我國目前已經(jīng)成為集成電路消費大國，正逐步向集成電路生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變，而集成電路強國是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標，集成電路產(chǎn)業(yè)強國的重要標志之一就是要擁有一大批自主知識產(chǎn)權(quán)的集成電路產(chǎn)品。加強知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)已成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展應該采取的重要戰(zhàn)略舉措，是我國從集成電路消費大國向集成電路強國轉(zhuǎn)變過程中的關(guān)鍵和核心問題。
自2000年國務院發(fā)布《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國發(fā)18號文）以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了政策引導、改善環(huán)境、吸引外來資金的新的發(fā)展時期。與十年前相比，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)已發(fā)生了巨大的變化，取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國芯”。
在新興的熱點市場。目前我國自主設(shè)計的芯片產(chǎn)品已涉及了CPU/DSP、高檔IC卡、數(shù)字電視（DTV）和多媒體、手機以及信息安全等六大領(lǐng)域。IC設(shè)計技術(shù)快速地進入國際主流技術(shù)水平。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心芯片的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化也取得了可觀的群體性突破。
在CPU方面，主要有中國科學院計算機研究所的“龍芯系列”，北大眾志微系統(tǒng)科技公司的“北大眾志”，以及蘇州國芯科技和杭州中天微系統(tǒng)的嵌入式CPU“C*core”系列?！褒埿鞠盗小狈矫妫?002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功。2006年9月13日，“64位龍芯2號增強型處理器芯片設(shè)計”通過科技部驗收，該處理器最高主頻達1.0GHz。2009年10月研制成功四核龍芯3Ａ，采用65納米CMOS工藝設(shè)計，在單個芯片上集成4個處理器核和4MB二級Cache，主頻達到1GHz，功耗小于15瓦，峰值性能達到每秒160億次浮點運算，片上包含4.25億個晶體管，面積為174平方毫米。2010年3月研制成功的龍芯2G，采用65納米工藝設(shè)計，主頻達到1GHz，功耗小于4瓦。目前，正在研制16核龍芯3C。北大眾志通過多年的技術(shù)積累和研發(fā)攻關(guān)，制定了自主知識產(chǎn)權(quán)的UniCore指令系統(tǒng)，并基于該指令系統(tǒng)研制和推廣了北大眾志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片，在技術(shù)實現(xiàn)和市場競爭方面均體現(xiàn)了當前的主流趨勢。北大眾志UniCore指令系統(tǒng)包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16，還包括浮點指令系統(tǒng)UniCoreF64和擴展指令系統(tǒng)UniCore2D/3D。UniCore指令系統(tǒng)在指令密度、通用寄存器設(shè)置等方面都有特別的設(shè)計，還包含了DSP擴展指令，以滿足更廣泛的應用需求。UniCore已作為一種獨立的體系結(jié)構(gòu)，在GNU社區(qū)系統(tǒng)軟件開發(fā)規(guī)范中注冊，編號為“110”。與國內(nèi)外同類指令系統(tǒng)相比，UniCore指令系統(tǒng)存在本質(zhì)的區(qū)別和獨到的優(yōu)勢，不但不存在知識產(chǎn)權(quán)風險，而且具有強大的競爭力。浙江大學與蘇州國芯、杭州中天微系統(tǒng)公司進行技術(shù)合作，經(jīng)過六年時間的努力形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的C*CoreTM系列32位CPU核C306/C310/CS320/C340/CK510/CK520，建立了以C*CoreTM為核心的C*SoC100/200/300設(shè)計平臺；并獲得多項國家專利和軟件著作權(quán)。目前，C*CoreTM授權(quán)客戶達到三十余家，設(shè)計服務客戶達到二十余家，內(nèi)嵌C*Core的芯片量產(chǎn)數(shù)已突破3000萬顆。標志著具有自主知識產(chǎn)權(quán)C*CoreTM的產(chǎn)業(yè)化工作進入實質(zhì)應用階段。這些CPU芯片系列的誕生，填補了我國在該領(lǐng)域的空白。雖然目前產(chǎn)業(yè)化進程仍存在較大困難，但為我國今后在處理器市場與國際主流品牌同臺競爭打下了堅實的基礎(chǔ)。
在數(shù)字電視（DTV）和多媒體芯片方面，以北京中星微電子的“星光”系列為代表的數(shù)字多媒體芯片，成功應用于個人電腦、寬帶、移動通訊、信息家電等高速成長的多媒體應用領(lǐng)域。其中寬帶多媒體通信領(lǐng)域計算機圖像輸入芯片在2006年全球市場份額已超過60%，自2005年起，已打入SONY這樣的世界級企業(yè)的整機產(chǎn)品；其移動音頻處理芯片已占國內(nèi)市場的30%、世界市場的10%以上。珠海炬力公司的第三代便攜式數(shù)字音樂播放器SoC芯片ATJ2085，采用嵌入式MPU和DSP雙處理器體系結(jié)構(gòu)，DSP工作頻率384MHz，最近發(fā)布的炬力27系列芯片開創(chuàng)了便攜式多媒體播放器（PMP）應用的新紀元，它基于復雜且功能強大的”三核芯”（TripleCore）架構(gòu)，27系列單芯片中包括了一個高速32位元中央處理器（CPU）、一個全格式720P（1280*720像素）視頻解碼器和一個模擬3D圖形處理單元（GPU）。福州瑞芯公司的RK28系列多媒體處理核心芯片是我國自主設(shè)計的消費電子領(lǐng)域第一顆大規(guī)模量產(chǎn)的基于65nm工藝的芯片，是具有世界先進水平的面向新一代無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的高性能數(shù)字處理核心芯片。芯片集成高性能的通用CPU和DSP（數(shù)字信號處理器），具有支持主流空中無線接口的能力，包括3G，GPS，WiFi，Bluetooth，CMMB，DVB-T等，同時支持所有主流的多媒體功能，包括各種音視頻文件的播放，高清晰度的照相，攝像，各種移動電視信號的解碼與播放，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，運行基本的辦公軟件等。系統(tǒng)軟件支持開放的android操作系統(tǒng)及各種應用軟件?；诖诵酒瑖鴥?nèi)制造企業(yè)將有能力設(shè)計出具有世界領(lǐng)先水平的3G智能手機和上網(wǎng)筆記本。深圳海思公司在2006年推出功能強大的H.264視頻編解碼芯片，2008年推出全球首款內(nèi)置QAM的超低功耗DVB-C單芯片。另外，還有以北京海爾為代表的“愛國者”系列的數(shù)字電視解碼芯片，以清華和上海交大為代表的HDTV多載波和單載波信道芯片，以上海晶晨半導體公司主導的HVD標準規(guī)格的多媒體編解碼芯片。
我國目前已經(jīng)成為集成電路消費大國，正逐步向集成電路生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變，而集成電路強國是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標，集成電路產(chǎn)業(yè)強國的重要標志之一就是要擁有一大批自主知識產(chǎn)權(quán)的集成電路產(chǎn)品。加強知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)已成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展應該采取的重要戰(zhàn)略舉措，是我國從集成電路消費大國向集成電路強國轉(zhuǎn)變過程中的關(guān)鍵和核心問題。
自2000年國務院發(fā)布《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國發(fā)18號文）以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了政策引導、改善環(huán)境、吸引外來資金的新的發(fā)展時期。與十年前相比，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)已發(fā)生了巨大的變化，取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國芯”。
在新興的熱點市場。目前我國自主設(shè)計的芯片產(chǎn)品已涉及了CPU/DSP、高檔IC卡、數(shù)字電視（DTV）和多媒體、手機以及信息安全等六大領(lǐng)域。IC設(shè)計技術(shù)快速地進入國際主流技術(shù)水平。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心芯片的開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化也取得了可觀的群體性突破。
在CPU方面，主要有中國科學院計算機研究所的“龍芯系列”，北大眾志微系統(tǒng)科技公司的“北大眾志”，以及蘇州國芯科技和杭州中天微系統(tǒng)的嵌入式CPU“C*core”系列?！褒埿鞠盗小狈矫妫?002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功。2006年9月13日，“64位龍芯2號增強型處理器芯片設(shè)計”通過科技部驗收，該處理器最高主頻達1.0GHz。2009年10月研制成功四核龍芯3Ａ，采用65納米CMOS工藝設(shè)計，在單個芯片上集成4個處理器核和4MB二級Cache，主頻達到1GHz，功耗小于15瓦，峰值性能達到每秒160億次浮點運算，片上包含4.25億個晶體管，面積為174平方毫米。2010年3月研制成功的龍芯2G，采用65納米工藝設(shè)計，主頻達到1GHz，功耗小于4瓦。目前，正在研制16核龍芯3C。北大眾志通過多年的技術(shù)積累和研發(fā)攻關(guān)，制定了自主知識產(chǎn)權(quán)的UniCore指令系統(tǒng)，并基于該指令系統(tǒng)研制和推廣了北大眾志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片，在技術(shù)實現(xiàn)和市場競爭方面均體現(xiàn)了當前的主流趨勢。北大眾志UniCore指令系統(tǒng)包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16，還包括浮點指令系統(tǒng)UniCoreF64和擴展指令系統(tǒng)UniCore2D/3D。UniCore指令系統(tǒng)在指令密度、通用寄存器設(shè)置等方面都有特別的設(shè)計，還包含了DSP擴展指令，以滿足更廣泛的應用需求。UniCore已作為一種獨立的體系結(jié)構(gòu)，在GNU社區(qū)系統(tǒng)軟件開發(fā)規(guī)范中注冊，編號為“110”。與國內(nèi)外同類指令系統(tǒng)相比，UniCore指令系統(tǒng)存在本質(zhì)的區(qū)別和獨到的優(yōu)勢，不但不存在知識產(chǎn)權(quán)風險，而且具有強大的競爭力。浙江大學與蘇州國芯、杭州中天微系統(tǒng)公司進行技術(shù)合作，經(jīng)過六年時間的努力形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的C*CoreTM系列32位CPU核C306/C310/CS320/C340/CK510/CK520，建立了以C*CoreTM為核心的C*SoC100/200/300設(shè)計平臺；并獲得多項國家專利和軟件著作權(quán)。目前，C*CoreTM授權(quán)客戶達到三十余家，設(shè)計服務客戶達到二十余家，內(nèi)嵌C*Core的芯片量產(chǎn)數(shù)已突破3000萬顆。標志著具有自主知識產(chǎn)權(quán)C*CoreTM的產(chǎn)業(yè)化工作進入實質(zhì)應用階段。這些CPU芯片系列的誕生，填補了我國在該領(lǐng)域的空白。雖然目前產(chǎn)業(yè)化進程仍存在較大困難，但為我國今后在處理器市場與國際主流品牌同臺競爭打下了堅實的基礎(chǔ)。
在數(shù)字電視（DTV）和多媒體芯片方面，以北京中星微電子的“星光”系列為代表的數(shù)字多媒體芯片，成功應用于個人電腦、寬帶、移動通訊、信息家電等高速成長的多媒體應用領(lǐng)域。其中寬帶多媒體通信領(lǐng)域計算機圖像輸入芯片在2006年全球市場份額已超過60%，自2005年起，已打入SONY這樣的世界級企業(yè)的整機產(chǎn)品；其移動音頻處理芯片已占國內(nèi)市場的30%、世界市場的10%以上。珠海炬力公司的第三代便攜式數(shù)字音樂播放器SoC芯片ATJ2085，采用嵌入式MPU和DSP雙處理器體系結(jié)構(gòu)，DSP工作頻率384MHz，最近發(fā)布的炬力27系列芯片開創(chuàng)了便攜式多媒體播放器（PMP）應用的新紀元，它基于復雜且功能強大的”三核芯”（TripleCore）架構(gòu)，27系列單芯片中包括了一個高速32位元中央處理器（CPU）、一個全格式720P（1280*720像素）視頻解碼器和一個模擬3D圖形處理單元（GPU）。福州瑞芯公司的RK28系列多媒體處理核心芯片是我國自主設(shè)計的消費電子領(lǐng)域第一顆大規(guī)模量產(chǎn)的基于65nm工藝的芯片，是具有世界先進水平的面向新一代無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的高性能數(shù)字處理核心芯片。芯片集成高性能的通用CPU和DSP（數(shù)字信號處理器），具有支持主流空中無線接口的能力，包括3G，GPS，WiFi，Bluetooth，CMMB，DVB-T等，同時支持所有主流的多媒體功能，包括各種音視頻文件的播放，高清晰度的照相，攝像，各種移動電視信號的解碼與播放，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，運行基本的辦公軟件等。系統(tǒng)軟件支持開放的android操作系統(tǒng)及各種應用軟件?；诖诵酒瑖鴥?nèi)制造企業(yè)將有能力設(shè)計出具有世界領(lǐng)先水平的3G智能手機和上網(wǎng)筆記本。深圳海思公司在2006年推出功能強大的H.264視頻編解碼芯片，2008年推出全球首款內(nèi)置QAM的超低功耗DVB-C單芯片。另外，還有以北京海爾為代表的“愛國者”系列的數(shù)字電視解碼芯片，以清華和上海交大為代表的HDTV多載波和單載波信道芯片，以上海晶晨半導體公司主導的HVD標準規(guī)格的多媒體編解碼芯片。
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