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中国芯攻克高端IC 半导体产业取得关键性突破

中国芯攻克高端IC 半导体产业取得关键性突破

近十年,世界半导体市场、电子系统产品市场、GDP三者的比例关系约为1:6:200左右,随着半导体产业的迅速发展,新的电子系统市场不断开拓,以及半导体产品的不断降价,半导体产业(80%为集成电路)在支撑经济发展中对GDP的贡献将越来越大。
  
  我国目前已经成为集成电路消费大国,正逐步向集成电路生产大国转变,而集成电路强国是我国集成电路产业发展的目标,集成电路产业强国的重要标志之一就是要拥有一大批自主知识产权的集成电路产品。加强知识产权建设已成为我国集成电路产业发展应该采取的重要战略举措,是我国从集成电路消费大国向集成电路强国转变过程中的关键和核心问题。
  
  自2000年国务院发布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发18号文)以来,我国集成电路产业发展进入了政策引导、改善环境、吸引外来资金的新的发展时期。与十年前相比,我国的集成电路产业已发生了巨大的变化,取得了一批具有自主知识产权的“中国芯”。
  
  在新兴的热点市场。目前我国自主设计的芯片产品已涉及了CPU/DSP、高档IC卡、数字电视(DTV)和多媒体、手机以及信息安全等六大领域。IC设计技术快速地进入国际主流技术水平。具有自主知识产权的核心芯片的开发及其产业化也取得了可观的群体性突破。
  
  在CPU方面,主要有中国科学院计算机研究所的“龙芯系列”,北大众志微系统科技公司的“北大众志”,以及苏州国芯科技和杭州中天微系统的嵌入式CPU“C*core”系列。“龙芯系列”方面,2002年8月10日,首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。2006年9月13日,“64位龙芯2号增强型处理器芯片设计”通过科技部验收,该处理器蕞高主频达1.0GHz。2009年10月研制成功四核龙芯3A,采用65纳米CMOS工艺设计,在单个芯片上集成4个处理器核和4MB二级Cache,主频达到1GHz,功耗小于15瓦,峰值性能达到每秒160亿次浮点运算,片上包含4.25亿个晶体管,面积为174平方毫米。2010年3月研制成功的龙芯2G,采用65纳米工艺设计,主频达到1GHz,功耗小于4瓦。目前,正在研制16核龙芯3C。北大众志通过多年的技术积累和研发攻关,制定了自主知识产权的UniCore指令系统,并基于该指令系统研制和推广了北大众志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片,在技术实现和市场竞争方面均体现了当前的主流趋势。北大众志UniCore指令系统包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16,还包括浮点指令系统UniCoreF64和扩展指令系统UniCore2D/3D。UniCore指令系统在指令密度、通用寄存器设置等方面都有特别的设计,还包含了DSP扩展指令,以满足更广泛的应用需求。UniCore已作为一种独立的体系结构,在GNU社区系统软件开发规范中注册,编号为“110”。与国内外同类指令系统相比,UniCore指令系统存在本质的区别和独到的优势,不但不存在知识产权风险,而且具有强大的竞争力。浙江大学与苏州国芯、杭州中天微系统公司进行技术合作,经过六年时间的努力形成了具有自主知识产权的C*CoreTM系列32位CPU核C306/C310/CS320/C340/CK510/CK520,建立了以C*CoreTM为核心的C*SoC100/200/300设计平台;并获得多项国家专利和软件著作权。目前,C*CoreTM授权客户达到三十余家,设计服务客户达到二十余家,内嵌C*Core的芯片量产数已突破3000万颗。标志着具有自主知识产权C*CoreTM的产业化工作进入实质应用阶段。这些CPU芯片系列的诞生,填补了我国在该领域的空白。虽然目前产业化进程仍存在较大困难,但为我国今后在处理器市场与国际主流品牌同台竞争打下了坚实的基础。
  
  在数字电视(DTV)和多媒体芯片方面,以北京中星微电子的“星光”系列为代表的数字多媒体芯片,成功应用于个人电脑、宽带、移动通讯、信息家电等高速成长的多媒体应用领域。其中宽带多媒体通信领域计算机图像输入芯片在2006年全球市场份额已超过60%,自2005年起,已打入SONY这样的世界级企业的整机产品;其移动音频处理芯片已占国内市场的30%、世界市场的10%以上。珠海炬力公司的第三代便携式数字音乐播放器SoC芯片ATJ2085,采用嵌入式MPU和DSP双处理器体系结构,DSP工作频率384MHz,蕞近发布的炬力27系列芯片开创了便携式多媒体播放器(PMP)应用的新纪元,它基于复杂且功能强大的”三核芯”(TripleCore)架构,27系列单芯片中包括了一个高速32位元中央处理器(CPU)、一个全格式720P(1280*720像素)视频解码器和一个模拟3D图形处理单元(GPU)。福州瑞芯公司的RK28系列多媒体处理核心芯片是我国自主设计的消费电子领域第一颗大规模量产的基于65nm工艺的芯片,是具有世界先进水平的面向新一代无线宽带网络的高性能数字处理核心芯片。芯片集成高性能的通用CPU和DSP(数字信号处理器),具有支持主流空中无线接口的能力,包括3G,GPS,WiFi,Bluetooth,CMMB,DVB-T等,同时支持所有主流的多媒体功能,包括各种音视频文件的播放,高清晰度的照相,摄像,各种移动电视信号的解码与播放,浏览互联网,运行基本的办公软件等。系统软件支持开放的android操作系统及各种应用软件。基于此芯片国内制造企业将有能力设计出具有世界领先水平的3G智能手机和上网笔记本。深圳海思公司在2006年推出功能强大的H.264视频编解码芯片,2008年推出全球首款内置QAM的超低功耗DVB-C单芯片。另外,还有以北京海尔为代表的“爱国者”系列的数字电视解码芯片,以清华和上海交大为代表的HDTV多载波和单载波信道芯片,以上海晶晨半导体公司主导的HVD标准规格的多媒体编解码芯片。


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