首顆國產(chǎn)電力專用主控芯片“伏羲”，點亮“中國芯”

主控芯片作為電網(wǎng)二次裝備核心器件，涉及千萬量級的電網(wǎng)關(guān)鍵裝置，被業(yè)界稱為電力工業(yè)控制的“大腦”。長期以來，我國工業(yè)控制芯片高度依賴國外技術(shù)和產(chǎn)品，對我國能源行業(yè)供應(yīng)鏈安全造成重大威脅。

作為我國首個基于國產(chǎn)指令架構(gòu)、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片“伏羲”，已先后在電網(wǎng)控制保護(hù)、自動化、新能源等多個電網(wǎng)關(guān)鍵場景進(jìn)行驗證及應(yīng)用。這標(biāo)志著我國電力工控領(lǐng)域核心芯片已經(jīng)從“進(jìn)口通用”向“自主專用”轉(zhuǎn)變，對于逐步提高我國電網(wǎng)多領(lǐng)域場景新增設(shè)備的自主芯片覆蓋率，實現(xiàn)國產(chǎn)工業(yè)控制芯片規(guī)模化應(yīng)用具有重要意義。

據(jù)了解，“伏羲”芯片入選2021年央企十大“國家重點器件”之一，是國內(nèi)首款基于國產(chǎn)指揮架構(gòu)、國產(chǎn)核心的能源工控專用芯片。 與國內(nèi)外同類競爭產(chǎn)品相比，綜合性能提高1.5倍。 “伏羲”芯片的量產(chǎn)，推動了我國電力工控領(lǐng)域核心芯片由“進(jìn)口通用”向“自主專用”的轉(zhuǎn)變，對國家電力能源安全和發(fā)展具有重要意義。 工業(yè)控制領(lǐng)域的科技自主控制。

南方電網(wǎng)科研團隊歷經(jīng)多年，成功發(fā)明多時鐘源交叉互驗技術(shù)和鏈?zhǔn)劫x信技術(shù)，打造出一個工控對時的“神經(jīng)中樞”。這就如人的雙眼精度不一，但卻能在神經(jīng)中樞的指揮下映射出清晰不重疊的景觀世界。

堅定自主研發(fā)，對于徹底擺脫西方國家的知識產(chǎn)權(quán)限制，以及確保我國能源電力安全、工控領(lǐng)域科技自主可控具有重大意義。這一專利不但有效保證對時精度，有效提升電網(wǎng)核心裝備通信對時技術(shù)水平，還有力支撐了電網(wǎng)運行精度和可靠性實現(xiàn)躍升。

南方電網(wǎng)依托國家重點研發(fā)計劃，以國產(chǎn)自主CPU核心和國產(chǎn)OEM封測技術(shù)為依托，集中科研攻關(guān)攻關(guān)。 2019年以來，先后在電網(wǎng)控制與保護(hù)、自動化、新能源等多個電網(wǎng)關(guān)鍵場景驗證應(yīng)用“伏羲”，并取得了不俗的表現(xiàn)。 “伏羲”的成功研發(fā)和量產(chǎn)，對于國家電力能源、信息安全、工業(yè)控制等領(lǐng)域的科技自主掌控具有重要意義。

2019年3月，研發(fā)團隊將芯片正式命名為“伏羲”，寄望“代表電網(wǎng)裝備核心器件從零到一的突破”。該專利及系列成果，著眼于布局?jǐn)?shù)字電網(wǎng)關(guān)鍵領(lǐng)域國產(chǎn)化全新賽道，孵化出國內(nèi)首個基于國產(chǎn)指令架構(gòu)、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片，內(nèi)嵌國密安全算法模塊，綜合性能是進(jìn)口同類產(chǎn)品的1.5倍，網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抵御能力提升了60倍。

此次摘得中國專利金獎，離不開南方電網(wǎng)公司對知識產(chǎn)權(quán)的高度重視和運用轉(zhuǎn)化。據(jù)了解，該公司建立健全十余項配套制度，規(guī)范專利許可、轉(zhuǎn)讓、投資融資、預(yù)警等工作，使知識產(chǎn)權(quán)日常工作有章可循。

“伏羲”芯片采用異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，在同一塊芯片上既要完成微秒級的實時信號處理，又要完成毫秒級的管理信號處理，難度非常高。另一個難題來源于數(shù)據(jù)涌入時的快速反應(yīng)和處理，通常這個環(huán)節(jié)都使用外掛電路的方式來實現(xiàn)，但“伏羲”的“獨門絕技”是“把外掛電路通過納米級的芯片內(nèi)部電路加以實現(xiàn)，并且固化成IP核，便于廣泛推廣。這項技術(shù)的創(chuàng)新性很強，成效十分顯著。芯片化裝置的體積比傳統(tǒng)裝置減少了40倍，功耗降低了6倍，動作速度提升了20%。

“伏羲”系列芯片目前已應(yīng)用于繼電保護(hù)、變電站自動化、配網(wǎng)自動化、計量自動化、邊緣計算、新能源等領(lǐng)域，后續(xù)將形成全系列產(chǎn)品，實現(xiàn)對工控領(lǐng)域全場景支撐?！霸诔晒麘?yīng)用和轉(zhuǎn)化方面，我們采用‘伏羲’芯片開發(fā)了一系列高性能的芯片化電力保護(hù)裝置，成效非常顯著，芯片化裝置的體積比傳統(tǒng)裝置減少了40倍，功耗降低了6倍，動作速度提升了20%。

核心技術(shù)是我國最重要的武器。 最關(guān)鍵、最核心的技術(shù)應(yīng)該立足于自主創(chuàng)新和自力更生。 作為數(shù)字電網(wǎng)的設(shè)計者和倡導(dǎo)者，南方電網(wǎng)具備引領(lǐng)芯片技術(shù)與電網(wǎng)應(yīng)用深度融合的基礎(chǔ)和能力。 目前，南方電網(wǎng)在電力專用芯片領(lǐng)域已經(jīng)形成了完全國產(chǎn)化、可控的技術(shù)領(lǐng)域，為科技自主和自我完善奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。