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亿道信息:工控的中国“芯”

供稿:深圳市亿道信息股份有限公司 2020/3/10 17:06:51
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提到国产芯片,总是让人又爱又恨。所有从事该领域的人大概都能写一部自己的辛酸血泪史。有人说“卫星能上天,却搞不定电脑里的那颗小芯片”,这句话让每一个致力于推动国产芯片事业的人听起来特别刺耳,然而,事实的确如此。这其中究竟是政策出了问题还是产业发展出了问题,都是值得深思的。现如今,信息安全已经成为“国家安全”的前哨阵地,受到了全球各国的重视,而作为工业控制系统的核心元器件——芯片的国产化,则变成了我国实现工业控制系统国产化,保障信息安全的必经之路。因此,国产芯片在走过坎坷的艰难之路后,又迎来了发展的良机。

但实际上,真正实现芯片的国产替代并不容易。因为起步比较晚,目前中国芯片产业价值链核心环节缺失,产业远不能支撑市场需要,而且产生了严重的对外依赖。芯片为紧缺,其开发过程需要雄厚的研发基础、资本投资以及多年积累,而中国厂商在这几方面都还较为薄弱。工控

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工控领域对国产芯片的具体需要:

(1)工控领域应用与PC/Server的应用有明显的不同

       相对来说种类多,数量少;

       相对专用、对芯片性能的要求是够用;

      工控芯片未来需要总线和接口丰富,便于扩展和小型化。

(2)工控产品在应用方面有其特殊性和专用性

      工业领域,有对多媒体、图形等的处理要求,可通过CPU+DSP完成;

      针对重要工业数据的安全,以及大数据的处理,例如海量报文的处理、分析、传输、存储,可选用高性能CPU/SOC来完成,也可采用CPU/SOC+FPGA的方式来处理。

(3)工业应用模式决定了CPU/SOC有低功耗、高集成的趋势

     工控产品应用环境较严苛,-40~-85摄氏度,要求稳定性高、无风扇,这就需要硬件低功耗、控制发热量;

     集成度更高的SOC方案会逐渐替代通用处理器硬件方案,使工控产品更加小型化、模块化。


实现工控行业芯片国产化的困难

(1)回报周期:工业领域行业分散化,种类多,单一行业的芯片量比较小,造成回报周期长;

(2)企业实力:工控核心芯片、基础软件在应用上都特别强调稳定可靠、要求长期持续的投入和积累,投入大回报慢,承担单位需要具备较强的市场能力与经济实力;

(3)商业模式:在目前工控核心芯片、基础软件、关键设备各自分工的商业模式下,国产产品在产业链的重要环节孤立发展,上下游都要受到国外既有成熟产品的压制,被各个击破,无法做到互助协同发展,进展缓慢;

(4)竞争力模式:工控产品直接影响功能安全,终端用户对产品强调可靠性、成熟度与品牌,在性能和功能方面需求较保守,国内产品作为市场后入者欠缺打破垄断的有效手段和机会,以价格和服务为主导的竞争力模式没法支撑基础开发的大规模长期投入;

(5)产业链分工:国内个别的系统及关键设备企业尽管投入了巨大的资源在核心芯片与基础软件上,但首先由于知识产权、商业模式、技术成熟度等问题,只能在企业内部应用,无法解决行业总体发展的问题;

(6)国外同类厂商雄厚的生态实力:近些年我国的CPU、SOC、OS的设计开发能力提高,亦能满足相当部分的工控产品应用需求,但相对于国外同类厂商,还没有走完软硬件整合的过程,许多厂商没有动力尝试;

(7)价格竞争:价格竞争不仅仅在消费类领域,在工控领域也表现明显,特别在低端、量大的工控产品中,近些年,整个芯片市场中的价格走低。这让许多 国产芯片厂商投入与产出相差甚远。

(8)厂商的犹豫:国产CPU、SOC、OS等在工控厂商眼中属于刚起步,没有十足的把握和市场驱动,谁愿意先吃螃蟹?


工控行业芯片国产化建议

(1)以应用为牵引,推动国产软硬件在工业领域的产品化

可依据电力、石油、轨道交通、数控制造等行业典型应用需求,开展基于自主cpu、关键器件、板级系统的工控产品替换。

(2)以安全可控的工业生态为切入点

工控设计国民支柱产业、政治、军防等,影响力巨大,工控安全必不可少,核心元器件、基础软件等搭建平台,可为此提供保障。

(3)以CPU为核心,重点行业国产替换

在电力、航天、汽车、石油化、轨道交通等重点领域,开展关键设备国产化和设备从低端到的逐步替换(先32位再64位),两条腿并行的方式,逐步完善我国自主可控的工业控制生态体系。

国产芯片就像是一块难啃的骨头,多少年来成为众多业内人士心中一个永远的痛。但可喜的是,近些年国产芯片还是取得了一定的成果,这也让我们对未来的芯片国产化之路更有信心。


审核编辑(刘婷)
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