十款被看好的国产芯片
2021-05-17
14:00:16
来源: 半导体行业观察
谈到芯原，大家都知道他们是芯片产业的“药明康德”。依赖于其领先的技术和IP，芯原为全球的芯片企业提供了多样化的服务。但其实除此以外，芯原在对国产芯片的推动还有另一面，那就是他们举办了十一届的松山湖中国IC创新高峰论坛。
据芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民博士介绍，在过去的十届大会中，峰会每年都会推介8到10款国产芯片，当中有90%已经实现量产。他进一步指出，过去十年，峰会共推介了56家企业，当中有11家在参加峰会后一段时间内上市。由此可以看出，从某种程度看，这个峰会是一个“风向标”。
在今年的大会上，他们又带来了十款芯片推介，让我们来看一下。
京微齐力
HME-P1P60
：
60K
中端高性能国产
FPGA
近年来，因为Intel和AMD先后收购的Altera和Xilinx，再加上人工智能的火热，大家对FPGA的关注度骤然提升。尤其是国产厂商在这个领域的实力更是备受关注。作为国产FPGA的重要参与者之一，京微齐力的创始人兼CEO王海力博士对此有其独到的见解。
他指出，要打造自主可控国产FPGA核心器件，要重点关注四大要素，分别是架构设计技术、IC开发技术、EDA开发技术和IP开发技术。得益于公司团队在这个行业的多年耕耘，京微齐力在多个方面有深厚的积累。这也支撑他们开发出了多系列的产品。这次带来的60K中端高性能FPGA HME-P1P60，则是京微齐力“飞马”系列第一颗产品。
据王海力介绍，这是一颗对标赛灵思7系列的FPGA，使用40nm工艺制造，带有6输入查找表结构，逻辑容量约60K，支持DDR2/3 memory(速度达1333Mbps)，IGN支持6.5G Serdes, PCIeGen2,片上ADC，Cortex-M1软核，性能达100M以上。可用于工业控制，图像采集，视频传输等相关领域。
王海力进一步指出，公司已经在中高端的飞马系列上已经规划了多款芯片，有望在未来三年内陆续面世。而从他提供的路线图可以看到，京微齐力还规划了7nm的FPGA，力求打造更高端的产品。他表示，为了帮助更好地实现完整的FPGA设计，公司从2015年就开始发展软件工具和EDA能力。这也帮助公司获得了丰厚的回报。
如下图所示，京微齐力在过去四年内业绩实现了跨越式发展，尤其是在2020年，公司营收从2019年的2000万跃升到2020年的1.01亿元，同比暴增405%。王海力预测，公司今年的营收有望达到1.5亿到2亿之间，实现进一步的跨越。
王海力表示，公司现在已经打造了足够夯实的基础。在未来两年，京微齐力展望公司的中高端产品的成功推广，将成为公司未来业务持续稳定增长的助推剂，届时公司将进入世界主流FPGA供应商行列。
鹏瞰
VN1110/VN1810
：新一代
PonCAN
工业控制网络芯片
由Marvell前CTO、瓴盛前CEO李春潮创立的鹏瞰科技是一家致力于设计，和研发创新高速工业控制局域网技术，为机器人，电动汽车，和工业4.0等提供新一代的数据传输技术和工业控制网络完整的半导体解决方案。
“公司的使命是提供高度安全，可扩展和可靠的端到端工业连接解决方案，满足AI处理器和高级传感器的无尽需求”，李春潮强调。而在本届松山湖论坛上带来的新一代PonCAN工业控制网络芯片VN1110/VN1810就是他们交出的一个答案。
李春潮指出，随着AI、自动驾驶和智能制造等应用的兴起，系统中需要传输的数据越来越多，如何能安全、可靠和低时延地传输这些数据就成为了产业界关注的重点，而鹏瞰科技首创的，基于光传输技术的新型工业控制网络——PonCAN （无源光控制局域网）就是为了实现这个目标而来的。
据介绍，PonCAN是新一代总线架构，融合高速数据传输，超低时延和高可靠性控制功能。PonCAN网络具有高安全性，易于布线和全网同步。而鹏瞰科技第一代产品VS1101/VS1801就能提供高性能PonCAN网络，同时支持高精度工业控制和边缘计算。
“依靠于公司的产品优势，我们把控制总线和工业以太网当做PonCAN的两大目标替代市场”，李春潮说。他进一步指出，依赖于这些产品和技术，公司希望能给客户提供多样化的服务，这也将成为鹏瞰科技的商业模式。
爱芯科技
AX630A
：高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片
纵观全球的芯片产业，如果要在最近几年找一个热门产品，非人工智能芯片莫属。因为技术的发展、算法的进步，加上应用端的普及，人工智能在过去几年正在以迅雷不及掩耳之势在全球扩张。成立于2019年5月的爱芯科技就是其中的一个参与者。
爱芯科技创始人兼CEO仇肖莘博士指出，人工智能在过去几十年的发展中，已逐渐从云端走向边缘端。应用的发展，也让市场对端侧AI芯片的需求大增。而爱芯科技的目标就是在成本和功耗完全可控的条件下，打造拥有极致算力的端侧AI芯片。AX630A就是他们秉承这个宗旨推出的产品。
据仇博士介绍，这颗芯片是他们在2019年8月立项的，公司仅用了九个月，就成功流片。到了2020年年底，则正是量产，由此可以看到公司的技术实力和对产品的了解。“这个芯片也是基于公司团队在ISP、存储、算法和VPU等方面了解并深度结合的成果”，仇肖莘博士强调。
她指出，AX630A一颗高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片，使用台积电12nm工艺打造，其功耗仅约3W，算力为57.6TOPS@800MHz 2w4f，等效算力28.8TOPS@800MHz INT4。依赖于自主开发面向推理加速的神经网络处理器，能通过神经网络提升画质，支持物体检测、人脸识别等多种AI视觉任务。可以被广泛应用于智慧城市、智慧零售、智能社区、智能家居和物联网设备等多个领域。
如上图所示，在公开数据集下的不同网络运行速度对比，AX630A每秒处理帧数分别为3116和1356，远超其他同类芯片产品。
“基于算法、芯片、产品的垂直整合，爱芯科技为合作伙伴提供全栈式解决方案，帮助客户实现最新技术的快速落地。与此同时，爱芯制定了完善的产品路线图，覆盖高中低端市场，可以满足客户不同场景的产品需求。”仇肖莘最后说。
时擎智能
AT5055
：
RISC-V
架构的端侧智慧视觉芯片
除了AI，RISC-V也是近年来非常热门的一个技术。据RISC-V 基金会首席执行官 Calista Redmond 在去年年底举办的 RISC-V 峰会上介绍，在整个 2020 年，RISC-V 的技术社区发展至 50 多个技术和特殊兴趣小组，开发者人数超过 2300 人，同比增长 66% 。
基金会的首席技术官Mark Himelstein在今年年初的一场采访中表示，RISC-V正在从物联网向更多的应用领域延伸。作为为RISC-V全球基金会银级成员，成立于2018年五月的时擎科技正在基于RISC-V架构，打造极具影响力的端侧智慧视觉芯片。
据时擎科技总裁于欣介绍，如下图所示，面向不同的方向，公司已经打造了多款RISC-V处理器IP。而在本届松山湖峰会上推介的AT5055就搭载了公司自研的RV32IMCF架构的TM800主控处理器和TIMESFORMER智能处理器。
于欣指出，AT5055搭配的这个RISC-V处理器兼容tensorflow/pytorch框架，并支持CV图像处理和语音声学前处理。AT5055拥有5M@30FPS的ISP处理能力，支持3A/3DNR/WDR/LDC等功能，还能提供高达2K@60FPS视频编解码能力。
同时，这个芯片还能提供强大的DSP处理能力，使其能支持双目视觉的完整视频通路，包括高性能ISP、H.265视频编解码和1080P显示的解决方案。还能支持4+2麦克风阵列，并内置多麦降噪和本地语音识别算法。
于欣在会上进一步指出，AT5055提供了丰富的外设接口和完整的系统安全方案。通过对核心处理器IP、SOC架构、算法等核心技术的垂直整合，针对人脸检测/识别、社交电视、智能IPC等应用场景进行了深度优化，能以业界顶尖的能效比、性价比赋能以上端侧智能应用。
于欣总结道，AT5055拥有强大的AI算力效率、更好的用户编程体验、高质量的图像处理能力、灵活丰富的多媒体接口和极致低功耗设计等优势。这使其在门禁、考勤、摄像机、社交电视、车牌识别、智慧家电等应用的性价比、能效比和应用适用性等方面的表现更优越。
深聪TH2608
：低功耗人工智能人机语音交互芯片
继按键、触控屏之后，很多人把语音当做了人机交互的下一个关键技术。因为市场容量的巨大，这就吸引了众多厂商投身其中，当中就包括了由语音算法巨头思必驰与中芯聚源等知名机构携手建立的上海深聪半导体。
深聪联合创始人 & CEO吴耿源表示，深聪智能依托于思必驰集团的智能语音技术及资源赋能，专注于打造“算法+芯片”一体化的整体解决方案。公司一代芯片TH1520已完成量产出货，在智能家居白电、黑电以及智能车载领域3大场景完成落地，公司同时还拥有了美的集团、海信集团和盯盯拍（其终端用户为国内智能终端第一品牌）3大核心客户。
在本届松山湖的大会上，他们带来了拳新一代的芯片——深聪TH2608。据介绍，深聪智能的二代芯片TH2608在一代芯片TH1520的基础上进行了更大的升级：
首先，实现了从TH1520作为协处理器到TH2608作为主控芯片的跃迁。内嵌基于Cortex-M ARM v8指令集主控CPU，配合丰富的内部SRAM和外部XIP Flash的资源，以及充沛多样的外设接口资源，TH2608能够提供给客户多种应用场景下的主控处理器解决方案。
其次，高度灵活可配置的神经网络处理单元NPU，使得能效比提升百倍。通过部署DNN/TDNN/FSMN/CNN等各种通用网络，实现对INT8/4/1等数据格式的充分支持，借助特别优化的网络定制化的模式，达成高效率低能耗的复杂网络的组合与调度。
第三，提供单芯片系统集成方案，具备多种灵活的SIP多芯片封装形态。支持对不同类型的PSRAM和Flash的合封处理，并能整合WIFI、Bluetooth等无线通信模块。同时借助内嵌的电源管理模块（PMU），实现了对客户BOM最精简方案的强力支持。
基于这样的设计，深聪太行二代芯片TH2608面向全屋智能家居场景（全屋设备联动控制）、智能驾驶场景（车载设备控制）、智能办公场景（会议远场/近场高保真通话）持续提供功能和性能全面升级的解决方案。
而谈到未来发展史，吴清源指出，公司已规划了融合AI、多模态和主控三合一的芯片。公司也希望能从协芯片走到主控芯片,然后再整合多模态、类脑和存储芯片,让芯片能够更好地赋能万物。
北京知存
WTM2101
：面向可穿戴设备的超低功耗存算一体芯片
北京知存副总裁李想在松山湖论坛上表示，随着技术的发展，传统AI芯片面临的“存储墙”问题越来越严峻，这主要是由冯诺依曼架构的先天不足引起的。
资料显示，过去多年里，计算机体系结构一直遵循冯诺依曼架构发展。在这个架构中，最明显的特征就是其计算和存储是分立的，并且是独立演进的。而在过去的发展中，处理器的发展速度都领先于内存，这就让积累下来的内存短板被无限放大。据李想在会上指出，存储墙问题主要体现在数据搬运慢和搬运功耗大这两个方面。
为此，知存推动存算一体芯片发展，力求帮助客户解决这个问题。
从李想的介绍我们得知，北京知存科技有限公司是国际领先的存算一体芯片企业，成立于2017年10月23日。公司团队拥有80人，研发存算一体芯片6年，创始团队在2016年完成国际第一块模拟存算一体深度学习芯片。
他进一步指出，知存的存算一体技术创新使用Flash存储器完成神经网络的储存和运算，解决AI的存储墙问题，提高运算效率，降低成本。目前知存推出国际首个存算一体加速器WTM1001和首个存算一体SoC芯片WTM2101。
如下图所示，这颗芯片无论是在封装尺寸、算力、功耗和效率方面都获得不错的表示，这让其可以为穿戴设备和智能终端设备等对低功耗有硬性需求的应用提供强力的支持。
芯朴
XP5127
：
5G n77 1T2R
射频前端功率放大器芯片
5G的到来，不但让高通、联发科等手机芯片厂商挣得盘满钵满。与此同时，相关射频供应商能够从中受益不少。这主要与5G带来了更多的频段、更高的带宽，并且还需要兼容之前4G、3G和2G，为此，这就给相应的射频供应商带来了机会。国内的射频行业从业者也看准了这个机会，伺机涌入其中，芯朴科技就是其中的一个代表。
芯朴科技COO顾建忠在会上表示，5G的到来，不但带来了更多的频段（例如n77），同时还需要同时实现对过往网络的同时连接，这就给相应的射频带来了更高的要求。作为一支在射频行业拥有丰富经验的团队，芯朴科技的5G n77 射频方案也从第一代到第二代不断升级。
在第一代 5G n77 解决方案，芯朴科技为其搭载了2G TxM、3/4G MMMB PA、5G MMMB PA、5G n77 PA和5G LFEM，供需7个射频模组实现主2/3/4/5G的所有射频功能。
在第一代基础上，芯朴科技推出了第二代的解决方案XP5127。据介绍，公司在其上实现了最精简的设计，减少产品用料，集成一路发射和两路接收，同时两路n77接收通路实现高隔离度，保证MIMO接收性能。
顾建忠表示，和第一代5G n77方案相比，第二代5G n77方案仅用4个射频模组就可以实现原先7个模组所需的功能，可大大减少射频用料和设计空间。他进一步指出，在本届峰会上首次亮相的5G射频前端功率放大器芯片全频段支持HPUE PC2，并在3mm*5mm体积内集成GaAs PA，RF SOI LNA Switch和滤波器各种工艺的芯片，提供全差分射频解决方案。
“相较于单端方案，散热性能更好，性能得到巨大提升。在各种5G调制波形MPR0/1/3/6.5下，线性度指标和电流指标均领先于欧美一线厂商。”顾建忠强调。
华景
ML-2670-3525-DB1
：高信噪比
MEMS
麦克风
成立于2010年的华景传感科技有限公司则是本届松山湖峰会上又一重要参与者，高信噪比MEMS麦克风ML-2670-3525-DB1则是他们带来的领先产品。
据该公司董事长缪建民介绍，对于精准语音识别和高效主动降噪系统而言，高信噪比MEMS麦克风可以为整机系统提供高品质的声音信号输入，不仅可以为噪音消除算法提供更高质量的声音信号，极大降低环境及本底噪音，使得系统更易找出其中可识别的内容特征。当远距离拾音的场景下，使用高信噪比的麦克风，可以使捕捉距离加倍而不会降低信号质量。而这正是他们的ML-2670-3525-DB1的优势。
之所以能打造能具有如此竞争力的产品，这主要得益于公司拥有背板和振膜等硅麦芯片核心技术。
首先看背板方面。缪建民在会上表示，目前不少硅麦克风在背极板上多采用大小相同的声学孔，这样就会降低其抗吹气和抗跌落的能力，很难通过0.8MPa的强吹气试验。同时，均匀的孔径和孔距不利于降低声学噪声，难以提高麦克风的信噪比。
“华景硅麦克风背极板的声学孔采用中部孔径大孔距小，边缘部分孔径小孔距大。原理是背极板在受压时最大的应力在边缘，边缘部分孔径小孔距大有利于承受边缘背极板的高应力从而提高抗压能力；同时中心部位压力虽小但振膜振动幅度大从而声学压力大，中部孔径大孔距小有利于及时释放空气分子来降低声学噪声，提高麦克风的信噪比。”缪建民接着说。
再看振膜方面。从缪建民的介绍我们得知，现在很多硅麦克风的振膜一般是一个简单的平板。这样就导致产品在制造过程中的振膜无法释放，大大影响了硅麦的一致性和良率。这样同时还使其抗吹气和抗跌落能力较差，一般很难通过0.8MPa的强吹气试验。
然而华景的硅麦克风振膜设计采用波纹和扇叶微结构，振膜边缘的波纹微结构可以降低振膜工艺的应力，从而可以提高灵敏度和一致性以及良率，同种八个扇叶自动打开释放气流，从而避免振膜的损伤和碎裂。
在拥有良好设计的同时，华景还建立了先进的传感器生产线。公司同时拥有数百平方米100级和1000级的无尘室，分别用于MEMS传感器芯片测试和传感器成品测试。以上硬件水平帮助他们打造出了领先的方案。
“我们硅麦克风产品性能优异，已供货给数家国内知名公司。”缪建民说。
而从公司的资料我们了解到，除了硅麦克风系列（华景科技品牌）外，公司还提供了压力传感器系列（华景传感品牌)。当中压力传感器系列产品包括芯片和模块，以及各类汽车压力传感器组件等、其中，汽车传感器组件产品已进入国内知名电动汽车品牌。
除了华景的高信噪比MEMS麦克风，本届推荐会还带来了另一款MEMS传感器，那就是来自苏州明皜传感科技有限公司的超低功耗三轴加速度传感器——明皜da7xx系列。
据该公司CEO汪达炜介绍，成立于2011年的苏州明皜传感科技有限公司是国内MEMS传感器技术的创新者和开拓者。由海内外知名管理和技术团队与苏州固锝电子股份有限公司共同投资创建。明皜传感主要从事MEMS传感器的研发、设计和生产，并提供相关技术服务。主要产品有：加速度传感器、陀螺仪、压力传感器和磁传感器，旨在为消费电子、汽车电子、工业自动化以及航空等领域提供所需的产品和集成方案。
本次推出的超低功耗三轴加速度传感器明皜da7xx系列则是公司的已推出的产品之一。
据介绍，da7xx系列传感器是通过微加工技术开发的超低功耗高性能电容式三轴线性加速度计。具有2x2x0.98mm焊盘栅格阵列（LGA），保证在-40°C至+ 85°C的扩展温度范围内工作。
汪达炜表示，该传感器元件是由采用DRIE工艺的单晶硅制成的，并受到密封的硅帽的保护而不受环境的影响；该器件同时具有±2g /±4g /±8g /±16g测量范围的用户可选全量程，数据输出速率从1Hz到1600Hz，并具有信号条件，温度补偿，运动检测，步数计数器和步距检测以及嵌入式显着运动检测。
他进一步指出，该系列产品具有集成的32级先进先出（FIFO）缓冲区，允许用户存储数据，以限制主机处理器的干预。其提供的两个独立且灵活的中断大大简化了用于各种运动状态检测的算法。标准I2C和SPI接口用于与芯片通信。
“依赖于这样的设计，明皜传感科技能够为VAD语音唤醒辅助功能，精准发声定位，通话降噪辅助和骨声纹识别辅助等应用提供支持”，汪达炜说。
在介绍这系列新产品的过程中，汪达炜还谈到了他对MEMS传感器产品的见解。他指出，MEMS产业要告别“苦力”和“低价”，实现自己的梦想。而要实现这一点，关键在于技术创新和产业链整合的能力，大规模生产的执行力以及商业模式的改变，不单单只是靠卖"chip"。
隔空智能隔空智能
AT58MP1T1RS32A
：全球首款可探测呼吸的
5.8GHz
微波雷达传感
SoC
在本届松山湖论坛上，隔空智能也带来一个传感器芯片——全球首款可探测呼吸的5.8GHz微波雷达传感SoC AT58MP1T1RS32A。
隔空智能销售副总张珍伟表示，作为全球首款可探测呼吸的5.8GHz 微波雷达传感SoC芯片，AT58MP1T1RS32A （简称AT5820）在单一芯片上集成高性能雷达收发信机和32位MCU，资源丰富，性能强大，可与主控或传输芯片互联互通，同时也可作为主控MCU使用。
得益于芯片超强的雷达感应性能和专业的信号处理能力，AT5820可在实现人体运动侦测的同时，检测微动甚至呼吸信号，从而实现真正的人体存在感应。据张珍伟介绍，AT58MP1T1RS32A芯片拥有多个特点，当中包括：
1.全硅集成传感器+32位MCU，真正的SoC，打破传统传感器需外挂MCU来实现传感器功能的形态；
2.可实现运动侦测、微动检测、呼吸探测的混合实时监测，实现真正的存在感知；
5.基于5.8GHz开发，相比24GHz、77GHz芯片；
张珍伟进一步指出，这个芯片能适配智慧酒店、智慧办公、智能家居、智能安防、健康看护等需要检测人体存在的场景；解决人体运动侦测传感器不能有效检测静态的人体的痛点。
而作为全球领先的智能传感器芯片专家，隔空（上海）智能科技有限公司专注也业务包括高性能无线射频、微波毫米波技术、触控交互技术、超低功耗MCU技术及超宽带技术，定义并研发世界领先的“Me First” 芯片产品，提供高性价比的芯片、算法、软件及模组全套解决方案。
据介绍，他们开发的5.8GHz、10.525GHz、24GHz、60GHz、77GHz系列雷达传感芯片、UWB定位芯片，以及低功耗触控、压力传感器等产品，已经被广泛应用于智能物联网（AIoT）、智慧照明、智能家电、智能家居以及智慧城市管理等领域。后续，公司将推出高精度、高性价比77G毫米波雷达芯片AT77HP3T4R。为客户提供更多赋能。
中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军在高峰论坛上表示，松山湖论坛拥有特色鲜明、接地气和紧贴市场三个特出特点。尤其是其中的紧贴市场，这是非常重要的。因为只有需求，才是产品发展的动力。
那么今年这十款芯片将会创造怎样的“奇迹”呢？让我们拭目以待。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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