中國(guó)芯攻克高端IC 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)取得關(guān)鍵性突破
時(shí)間：2010-12-21 11:57:05
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[導(dǎo)讀]近十年，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)、電子系統(tǒng)產(chǎn)品市場(chǎng)、GDP三者的比例關(guān)系約為1：6：200左右，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，新的電子系統(tǒng)市場(chǎng)不斷開(kāi)拓，以及半導(dǎo)體產(chǎn)品的不斷降價(jià)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（80%為集成電路）在支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)
近十年，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)、電子系統(tǒng)產(chǎn)品市場(chǎng)、GDP三者的比例關(guān)系約為1：6：200左右，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，新的電子系統(tǒng)市場(chǎng)不斷開(kāi)拓，以及半導(dǎo)體產(chǎn)品的不斷降價(jià)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（80%為集成電路）在支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)GDP的貢獻(xiàn)將越來(lái)越大。
我國(guó)目前已經(jīng)成為集成電路消費(fèi)大國(guó)，正逐步向集成電路生產(chǎn)大國(guó)轉(zhuǎn)變，而集成電路強(qiáng)國(guó)是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，集成電路產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志之一就是要擁有一大批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路產(chǎn)品。加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)已成為我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)該采取的重要戰(zhàn)略舉措，是我國(guó)從集成電路消費(fèi)大國(guó)向集成電路強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的關(guān)鍵和核心問(wèn)題。
自2000年國(guó)務(wù)院發(fā)布《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國(guó)發(fā)18號(hào)文）以來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了政策引導(dǎo)、改善環(huán)境、吸引外來(lái)資金的新的發(fā)展時(shí)期。與十年前相比，我國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)的“中國(guó)芯”。
在新興的熱點(diǎn)市場(chǎng)。目前我國(guó)自主設(shè)計(jì)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(jī)以及信息安全等六大領(lǐng)域。IC設(shè)計(jì)技術(shù)快速地進(jìn)入國(guó)際主流技術(shù)水平。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心芯片的開(kāi)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(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)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(guó)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?，2002年8月10日，首片龍芯1號(hào)芯片X1A50流片成功。2006年9月13日，“64位龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器芯片設(shè)計(jì)”通過(guò)科技部驗(yàn)收，該處理器最高主頻達(dá)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(jì)，在單個(gè)芯片上集成4個(gè)處理器核和4MB二級(jí)Cache，主頻達(dá)到1GHz，功耗小于15瓦，峰值性能達(dá)到每秒160億次浮點(diǎn)運(yùn)算，片上包含4.25億個(gè)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(jì)，主頻達(dá)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(guò)多年的技術(shù)積累和研發(fā)攻關(guān)，制定了自主知識(shí)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(shí)現(xiàn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面均體現(xiàn)了當(dāng)前的主流趨勢(shì)。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(diǎn)指令系統(tǒng)UniCoreF64和擴(kuò)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(jì)，還包含了DSP擴(kuò)展指令，以滿(mǎn)足更廣泛的應(yīng)用需求。UniCore已作為一種獨(dú)立的體系結(jié)構(gòu)，在GNU社區(qū)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范中注冊(cè)，編號(hào)為“110”。與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)指令系統(tǒng)相比，UniCore指令系統(tǒng)存在本質(zhì)的區(qū)別和獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，不但不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，而且具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。浙江大學(xué)與蘇州國(guó)芯、杭州中天微系統(tǒng)公司進(jìn)行技術(shù)合作，經(jīng)過(guò)六年時(shí)間的努力形成了具有自主知識(shí)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(jì)平臺(tái)；并獲得多項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利和軟件著作權(quán)。目前，C*CoreTM授權(quán)客戶(hù)達(dá)到三十余家，設(shè)計(jì)服務(wù)客戶(hù)達(dá)到二十余家，內(nèi)嵌C*Core的芯片量產(chǎn)數(shù)已突破3000萬(wàn)顆。標(biāo)志著具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)C*CoreTM的產(chǎn)業(yè)化工作進(jìn)入實(shí)質(zhì)應(yīng)用階段。這些CPU芯片系列的誕生，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的空白。雖然目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍存在較大困難，但為我國(guó)今后在處理器市場(chǎng)與國(guó)際主流品牌同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)打下了堅(jiān)實(shí)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(yīng)用于個(gè)人電腦、寬帶、移動(dòng)通訊、信息家電等高速成長(zhǎng)的多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。其中寬帶多媒體通信領(lǐng)域計(jì)算機(jī)圖像輸入芯片在2006年全球市場(chǎng)份額已超過(guò)60%，自2005年起，已打入SONY這樣的世界級(jí)企業(yè)的整機(jī)產(chǎn)品；其移動(dòng)音頻處理芯片已占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的30%、世界市場(chǎng)的10%以上。珠海炬力公司的第三代便攜式數(shù)字音樂(lè)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(kāi)創(chuàng)了便攜式多媒體播放器（PMP）應(yīng)用的新紀(jì)元，它基于復(fù)雜且功能強(qiáng)大的”三核芯”（TripleCore）架構(gòu)，27系列單芯片中包括了一個(gè)高速32位元中央處理器（CPU）、一個(gè)全格式720P（1280*720像素）視頻解碼器和一個(gè)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(guó)自主設(shè)計(jì)的消費(fèi)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(jìn)水平的面向新一代無(wú)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(hào)處理器），具有支持主流空中無(wú)線接口的能力，包括3G，GPS，WiFi，Bluetooth，CMMB，DVB-T等，同時(shí)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(dòng)電視信號(hào)的解碼與播放，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)行基本的辦公軟件等。系統(tǒng)軟件支持開(kāi)放的android操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件?；诖诵酒瑖?guó)內(nèi)制造企業(yè)將有能力設(shè)計(jì)出具有世界領(lǐng)先水平的3G智能手機(jī)和上網(wǎng)筆記本。深圳海思公司在2006年推出功能強(qiáng)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(ài)國(guó)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(dǎo)體公司主導(dǎo)的HVD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的多媒體編解碼芯片。
我國(guó)目前已經(jīng)成為集成電路消費(fèi)大國(guó)，正逐步向集成電路生產(chǎn)大國(guó)轉(zhuǎn)變，而集成電路強(qiáng)國(guó)是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，集成電路產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志之一就是要擁有一大批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路產(chǎn)品。加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)建設(shè)已成為我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)該采取的重要戰(zhàn)略舉措，是我國(guó)從集成電路消費(fèi)大國(guó)向集成電路強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的關(guān)鍵和核心問(wèn)題。
自2000年國(guó)務(wù)院發(fā)布《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（國(guó)發(fā)18號(hào)文）以來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了政策引導(dǎo)、改善環(huán)境、吸引外來(lái)資金的新的發(fā)展時(shí)期。與十年前相比，我國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)的“中國(guó)芯”。
在新興的熱點(diǎn)市場(chǎng)。目前我國(guó)自主設(shè)計(jì)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(jī)以及信息安全等六大領(lǐng)域。IC設(shè)計(jì)技術(shù)快速地進(jìn)入國(guó)際主流技術(shù)水平。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心芯片的開(kāi)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(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)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(guó)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?，2002年8月10日，首片龍芯1號(hào)芯片X1A50流片成功。2006年9月13日，“64位龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器芯片設(shè)計(jì)”通過(guò)科技部驗(yàn)收，該處理器最高主頻達(dá)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(jì)，在單個(gè)芯片上集成4個(gè)處理器核和4MB二級(jí)Cache，主頻達(dá)到1GHz，功耗小于15瓦，峰值性能達(dá)到每秒160億次浮點(diǎn)運(yùn)算，片上包含4.25億個(gè)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(jì)，主頻達(dá)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(guò)多年的技術(shù)積累和研發(fā)攻關(guān)，制定了自主知識(shí)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(shí)現(xiàn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面均體現(xiàn)了當(dāng)前的主流趨勢(shì)。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(diǎn)指令系統(tǒng)UniCoreF64和擴(kuò)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(jì)，還包含了DSP擴(kuò)展指令，以滿(mǎn)足更廣泛的應(yīng)用需求。UniCore已作為一種獨(dú)立的體系結(jié)構(gòu)，在GNU社區(qū)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范中注冊(cè)，編號(hào)為“110”。與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)指令系統(tǒng)相比，UniCore指令系統(tǒng)存在本質(zhì)的區(qū)別和獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，不但不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，而且具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。浙江大學(xué)與蘇州國(guó)芯、杭州中天微系統(tǒng)公司進(jìn)行技術(shù)合作，經(jīng)過(guò)六年時(shí)間的努力形成了具有自主知識(shí)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(jì)平臺(tái)；并獲得多項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利和軟件著作權(quán)。目前，C*CoreTM授權(quán)客戶(hù)達(dá)到三十余家，設(shè)計(jì)服務(wù)客戶(hù)達(dá)到二十余家，內(nèi)嵌C*Core的芯片量產(chǎn)數(shù)已突破3000萬(wàn)顆。標(biāo)志著具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)C*CoreTM的產(chǎn)業(yè)化工作進(jìn)入實(shí)質(zhì)應(yīng)用階段。這些CPU芯片系列的誕生，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的空白。雖然目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍存在較大困難，但為我國(guó)今后在處理器市場(chǎng)與國(guó)際主流品牌同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)打下了堅(jiān)實(shí)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(yīng)用于個(gè)人電腦、寬帶、移動(dòng)通訊、信息家電等高速成長(zhǎng)的多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。其中寬帶多媒體通信領(lǐng)域計(jì)算機(jī)圖像輸入芯片在2006年全球市場(chǎng)份額已超過(guò)60%，自2005年起，已打入SONY這樣的世界級(jí)企業(yè)的整機(jī)產(chǎn)品；其移動(dòng)音頻處理芯片已占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的30%、世界市場(chǎng)的10%以上。珠海炬力公司的第三代便攜式數(shù)字音樂(lè)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(kāi)創(chuàng)了便攜式多媒體播放器（PMP）應(yīng)用的新紀(jì)元，它基于復(fù)雜且功能強(qiáng)大的”三核芯”（TripleCore）架構(gòu)，27系列單芯片中包括了一個(gè)高速32位元中央處理器（CPU）、一個(gè)全格式720P（1280*720像素）視頻解碼器和一個(gè)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(guó)自主設(shè)計(jì)的消費(fèi)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(jìn)水平的面向新一代無(wú)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(hào)處理器），具有支持主流空中無(wú)線接口的能力，包括3G，GPS，WiFi，Bluetooth，CMMB，DVB-T等，同時(shí)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(dòng)電視信號(hào)的解碼與播放，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)行基本的辦公軟件等。系統(tǒng)軟件支持開(kāi)放的android操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用軟件?；诖诵酒瑖?guó)內(nèi)制造企業(yè)將有能力設(shè)計(jì)出具有世界領(lǐng)先水平的3G智能手機(jī)和上網(wǎng)筆記本。深圳海思公司在2006年推出功能強(qiáng)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(ài)國(guó)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(dǎo)體公司主導(dǎo)的HVD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的多媒體編解碼芯片。
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