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【清华产业创新密码】五大自主创新芯片 领航中国芯片产业

来源:2017-09-20


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编者按

创新,是清华产业发展之本、精神之魂。改革与创新,造就了清华产业近些年的高速发展。

为弘扬科技创新精神、传播科技创新文化、营造鼓励创新氛围,清华控股联合新华社中国经济信息社北京中心主办、紫光集团承办“清华产业2016年度十大创新项目”评选活动,结果已于2017年4月底揭晓。现重磅推出“清华产业创新密码”栏目,揭开项目的创新密码,挖掘项目的创新价值,讲述项目的背后故事。

行业创新项目榜单之

五大芯片项目

  • 碟式呼吸道病原菌检测芯片系统(博奥生物)

  • SC9861G-IA——世界首颗14纳米工艺基于Intel架构的八核64位LTE智能芯片平台(展讯通信)

  • THD88系列芯片(同方微电子)

  • 千万门自主知识产权FPGA产品(紫光同创)

  • 多接口内嵌自检测修复(ECC)DRAM存储器(西安紫光国芯)

以上五大芯片项目入选“清华产业2016年度行业创新项目榜单”。

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有时候,一枚小小的芯片,代表了生与死的命运分界。

2016年3月,在内蒙古医科大学附属医院,一位患儿因为感染肺炎生死垂危。

面对随时可能死亡的危险,医院必须尽快确诊患儿感染了哪种病原菌,才能对症下药,抢在病情恶化之前,将患儿抢救回来。但受传统医疗检测方法限制,很多病原菌需要48小时才能培养出来,甚至有些周期长达一个月。

患儿根本等不了那么久。

得知此消息,某北京大学博导火速赶往当地医院,他用随身携带的仪器,为患儿快速确认了所感染的病原菌种类,最终将患儿从死神手里拉了回来。

他带的设备,正是由博奥生物研发的碟式呼吸道病原菌检测芯片系统。

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博奥生物碟式呼吸道病原菌检测芯片系统

作为中国首创的微流控芯片病原微生物核酸检测系统,它可以一次性检测13种病原菌,最关键的是在拿到样品后的2小时内就能给出检测报告,既为患者争取了生命的宝贵时间,也填补了国内微纳生物医学检测科学仪器和医疗仪器的空白。

对成立于2000年的博奥生物来说,这样的案例早已数不胜数。目前,博奥生物已成功开发出生物芯片及相关试剂耗材、仪器设备等数十项具有自主知识产权的产品和服务,其中十余项为国际首创,生物芯片和相关仪器产品已出口到30多个发达国家和地区,成为中国生物芯片产业的领航者,被美国《财富》杂志称为“中国第一家进入世界水平的生物技术公司。”

博奥生物是清华控股旗下在生物芯片领域迅速发展壮大的企业。作为整个信息产业发展重要根基的芯片领域,清华控股还有多家成员企业坚持自主创新,成为领航中国芯片产业的一股中坚力量。

 坚持自主创新,填补国内芯片市场空白

2017年2月27日,在巴塞罗那的世界移动通信大会(MWC)上,展讯通信宣布推出世界首颗基于英特尔架构的14纳米8核64位LTE芯片平台 SC9861G-IA。

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展讯通信14纳米8核64位LTE芯片平台 SC9861G-IA

SC9861G-IA面向全球中高端智能手机市场,具备高效的移动运算性能及超低功耗管理,可为用户提供旗舰级的智能体验。除了颇为不俗的性能之外,其最大的亮点在于由全球掌握最先进制造技术的英特尔为这款芯片代工,而且采用的是英特尔目前最好的14纳米制造工艺。此款芯片的推出再次彰显了展讯的技术实力与积累。

一直以来,展讯坚持持续创新,实现了多项技术突破及世界第一,先后获得5次国家科学技术进步奖,其中全面参与的“第四代移动通信系统(TD-LTE)关键技术与应用”项目更是荣获2016年度国家科学技术进步奖特等奖的至高荣誉,成为中国芯片设计的领军企业。

2016年,展讯手机芯片年出货量达到7亿套片,占全球移动芯片出货量27%,位居全球手机基带芯片设计领域第三名;其中智能手机芯片2亿套,占全球智能手机出货18%;4G芯片出货达到9千万套,占全球4G芯片出货的11%。

 还有一家企业,自2001年成立以来,就在国家居民身份证识别技术和芯片项目领域默默耕耘,2003年实现国家第二代身份证专用芯片首家过检;2005年开始转向SIM卡芯片领域发力;2008年奥运会门票RFID里的芯片,也由这家企业独家供应。

这家常年提供安全、可靠、有竞争力的芯片企业,就是北京同方微电子。

此前,由北京同方微电子打造的双界面金融卡IC芯片THD88,甚至成为中国金融安全芯片的具有突破意义的划时代产品。

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同方微电子双界面金融卡IC芯片THD88

THD88是全球最早的一款同时获得CC EAL5+认证、银联卡芯片产品安全认证和国密二级认证的金融安全芯片。该芯片主要针对金融IC卡市场,是目前国内安全级别最高的芯片产品,确立了在国内该领域的行业标杆地位。2016年,THD88芯片走出国门,开始进军中东市场,与阿联酋的金融集团、银行、银联国际等展开深度合作,成功应用于阿联酋和迪拜银行发行的首批银联卡中。因具有大容量、高安全、高性能等特点,THD88系列芯片已广泛适用于多行业,比如居民健康卡、社保卡及公交卡等。

目前,同方微电子智能卡芯片年出货超12亿颗,在电信、身份证、居民健康卡等市场居领先地位,国内SIM卡芯片市场占有率60%,全球占有率超20%,国内居民健康卡芯片项目覆盖率超过75%,并在金融IC卡、社保卡、公交卡、居住证等领域飞速发展。

 紫光同创和西安紫光国芯两家企业也同样在专业领域里深耕多年,以自主知识产权的核心器件产品搏杀市场。

2016年,中兴通讯受到美国商务部限制出口,急需得到国产元器件的支持。在危急关头,紫光同创PGT180H产品迅速被中兴通讯引入系统设备,在一定程度上保障了中兴通讯的应用需求。

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采用紫光同创PGT180H的人工智能解决方案板卡

紫光同创的PGT180H产品,是中国第一款、也是目前唯一一款具有自主知识产权的千万门级高性能FPGA产品,打破了国外FPGA产品在中国的垄断地位,解决了大规模中高端FPGA产品的核心知识产权技术问题。该产品可满足通信网络、信息安全、人工智能、图形图像处理等多个重点领域应用需求,凭借先进的制造工艺、大规模、高性能、高速接口等特点,成功被新华三和中兴通讯等知名系统厂商的重点型号设备所采用。

作为我国FPGA民族产业的先行者、领导者,紫光同创不仅填补了国内FPGA核心研制技术的空白,也成功登顶了中国FPGA技术领域的最高水平,成为全球FPGA行业领先厂商之一。   

西安紫光国芯也历时数年,开发出了具有完全自主知识产权、全球首款商用的内嵌自检测修复(ECC)DRAM系列存储器芯片产品。

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西安紫光国芯多接口内嵌自检测修复(ECC)DRAM存储器芯片

该系列产品具有高可靠、大容量、高宽温、多接口等特点,以及与传统JEDEC标准DRAM芯片“即插即用”式兼容,可广泛应用于网络设备、工业控制系统、工业计算机、硬盘、安防系统、医疗设备、汽车电子等高可靠应用领域。该项目1Gb/512Mb 内嵌ECC存储器芯片,已批量应用于汽车电子行业,应用在汽车娱乐影音与行车辅助系统上。

西安紫光国芯自主存储器产品的开发量产和全球销售,打破了存储器领域技术和市场的海外垄断,有效弥补了我国在存储器领域的技术短板和产品缺失,提升了我国在电子信息安全方面的保障。

克服多重难关,为行业带来新希望

这些企业的成功并非偶然。

近年来,全球的芯片市场充满动荡,而“中国芯”却一直保持着高速发展,很大程度上得益于中国芯片企业多年来的潜心耕耘,通过持续的技术创新最终厚积薄发。

上述企业中,有些项目是国内首创,在国内市场上是技术空白。由于没有可借鉴的经验,只能摸索着前进。

比如博奥生物的微流控技术落地产业化应用时,变成了第一个“吃螃蟹”的企业,这意味着此项目将面临诸多未知的风险因素。

当时,博奥生物遇到了一个棘手难题。为避免微流控芯片对检测样本的交叉污染,只能像注射器一样一次性使用,但这需要极低的成本和较高的产能。但是,微流控芯片上的微流体管道只有一根头发的几分之一粗细,所以又要求具备高精度制造工艺,势必会增加成本,降低产能。

没有人能给出正确答案,于是项目团队成员日夜砥砺深耕,提出了微流控芯片制造技术的新路线。虽然这套技术路线没有人尝试过,但博奥生物最终克服难关,凭借独特的制造工艺,最快可以每五秒就制造出一张碟式芯片,并投入量产,打开了微流控技术从实验室走向产业化的一个突破口。 

 西安紫光国芯在产品研发过程中也面临着如何缩短研发周期,降低研发成本的难题。项目团队成员对客户需求进行多方讨论后,在设计时,创新性地将多种不同接口规格产品集成在一个芯片当中,通过流片时只替换少数几层掩膜版即可实现多种不同接口产品,打破了传统DRAM存储器单款产品流片需要制作一整套掩膜版的常规,在节约成本的基础上,大大缩短了设计周期。

 有的项目面临国外厂商对技术的高度垄断以及客户的不认可,依旧选择勇往直前,逐一攻克难关。

 比如紫光同创的PGT180H型千万门自主知识产权高性能FPGA产品。在严峻的市场环境下,团队成员对产品进行反复研发制造测试,终于突破了国外产品和技术的垄断,打造了真正意义上的国产高性能FPGA产品。   

但在产品推进初期,国产FPGA产品的性能品质备受客户质疑,且客户因使用习惯问题也不愿尝试接受新产品,整个项目突然陷入了僵局。

此时,紫光同创的团队成员迅速组建了一支国内最强的FPGA应用支持团队,他们像“传教士”一样带着PGT180H产品对重点行业和客户采取集中突破,日夜在客户公司协助客户进行项目设计开发工作。他们的努力没有白费,最终客户项目成功完成研发,赢得了客户的一致好评,也增强了产业界对国产FPGA性能品质的信心,提升了认可度。

加大创新投入,争做行业领航者

当前,信息产业已成为全球经济产业升级转型的核心引擎,芯片市场规模持续增长。“十二五”以来,国家对芯片产业的支持力度更与日俱增,政策、大基金乃至更多层面的扶持密集出台,这些都刺激中国芯片产业进入一个全面加速的黄金发展期。

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从2012年到2016年,中国芯片产业的规模已从2185.5亿元增长到4335.5亿元。在此过程中,国产芯片产业的壮大获得了各方助力。除了政府的政策扶持,本土芯片企业也在不断加大创新、人才、基建等各方面投入,加快从低端市场向高端市场的转变;科研机构、高校与企业的产学研合作也持续增强,从而加快了企业在核心技术领域的创新与突破。

清华产业一直十分重视技术的创新研发投入,还有高精尖人才的培养,并联合清华大学,进行了深入的产学研合作。清华产业未来将继续坚持自主创新,力争形成国际领先的芯片产业竞争力,推动国产芯片的快速发展。

“清华产业2016年度十大创新项目”展示请戳这里


阅读原文:https://mp.weixin.qq.com/s/_RtAK_Mh9rfufmkC8ZqyWA

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