“機(jī)器人＋”帶飛芯片產(chǎn)業(yè)

 

為了繼續(xù)推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，今年年初，工信部等17部門聯(lián)合印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，提出了2025年制造業(yè)機(jī)器人發(fā)展目標(biāo)以及機(jī)器人十大應(yīng)用場(chǎng)景。這一政策的發(fā)布，意味著“機(jī)器人﹢”時(shí)代的到來，機(jī)器人將在更大范圍內(nèi)得到應(yīng)用，制造業(yè)機(jī)器人更將迎來廣闊發(fā)展機(jī)遇。

 

到現(xiàn)在，無論工業(yè)機(jī)器人還是服務(wù)機(jī)器人，都在結(jié)合信息技術(shù)提升感知、計(jì)算、執(zhí)行能力。在智能化水平提升的同時(shí)，機(jī)器人對(duì)芯片的需求也在增加。“機(jī)器人＋”將帶飛哪些芯片？

 

 

沒有它，機(jī)器人就是一個(gè)空殼。作為機(jī)器人的“心臟”，目前機(jī)器人的芯片主要分為FPGA、MCU、DSP與IGBT四種。

 

FPGA芯片可以把它叫作“可編程芯片”、“半定制化芯片”和“萬能芯片”等。FPGA芯片最大的特點(diǎn)是芯片的具體功能是在制造完成以后由用戶配置決定。在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)具有高速、并行、運(yùn)算及引腳資源極其豐富、功能靈活、硬件直接實(shí)現(xiàn)算法、操作數(shù)存取機(jī)制簡(jiǎn)單高效、開發(fā)調(diào)試手段直探硬件底層等優(yōu)點(diǎn)。

 

MCU是機(jī)器人核心主控芯片中的第一大類別，小型機(jī)器人看重MCU的成本與功耗，通用型機(jī)器人看重MCU精準(zhǔn)的電機(jī)控制，高端機(jī)器人更需要MCU兼顧算力與拓展性。

 

DSP芯片用在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，相當(dāng)于起著關(guān)節(jié)的作用，有了DSP的控制，機(jī)器人反應(yīng)更迅速，行動(dòng)更精準(zhǔn)。工業(yè)機(jī)器人在工作中需要處理大量的數(shù)據(jù)，隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用日益廣泛和普及，DSP芯片在這方面的應(yīng)用越來越多，重要性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性都會(huì)得到體現(xiàn)。

 

……

 

但是目前這些芯片多數(shù)還是被國外市場(chǎng)壟斷，國內(nèi)攻克的微乎其微，機(jī)器人芯片領(lǐng)域仍是國外企業(yè)的主場(chǎng)。

 

除FPGA、MCU、DSP等外，CPU也是工控領(lǐng)域的主要芯片。隨著機(jī)器人的發(fā)展，需要在越來越多的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)控制、抓取點(diǎn)分析、視覺目標(biāo)識(shí)別等，而這些都需要算力支撐，僅僅一個(gè)FPGA完全不夠。在CPU產(chǎn)品領(lǐng)域，近年來也有國產(chǎn)也有品牌已經(jīng)進(jìn)入，龍芯中科的嵌入式CPU產(chǎn)品就可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

 

國內(nèi)CPU第一股，打破美壟斷的國產(chǎn)中國“芯”

 

2022年6月24日，國內(nèi)CPU第一股龍芯中科在科創(chuàng)板正式掛牌。

 

2001年，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所開始研制龍芯處理器，得到了中科院知識(shí)創(chuàng)新工程、863、973、核高基等項(xiàng)目大力支持，完成了十年的技術(shù)積累。

 

龍芯中科2008年在中科院和北京市政府支持下成立。2010年，龍芯科技完成首筆融資，并開啟市場(chǎng)化運(yùn)作。為打破IT行業(yè)中“Wintel”生態(tài)和“AA生態(tài)”（Wintel是指英特爾與微軟，AA生態(tài)體系則為ARM與谷歌母公司Alphabet）的壟斷，2011年起，龍芯中科獲取了MIPS的技術(shù)許可，進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)CPU產(chǎn)品。

 

2020年，從完全獨(dú)立自主的角度出發(fā)，龍芯中科宣布不再使用MIPS開發(fā)新產(chǎn)品，并推出了具有充分自主性的指令集LoongArch。時(shí)隔20多年，去年7月，龍芯中科基于此架構(gòu)研發(fā)出了首顆完全國產(chǎn)PC處理器“龍芯3A5000”。

 

龍芯其實(shí)在2002年就誕生了第一個(gè)產(chǎn)品，名稱是龍芯一號(hào)。20年前，龍芯一號(hào)的處理器還非常簡(jiǎn)陋，晶體管的數(shù)量?jī)H為600多萬個(gè)，當(dāng)時(shí)國外的數(shù)量已經(jīng)可以千萬個(gè)晶體管起步，因此在當(dāng)時(shí)看來，龍芯一號(hào)的性能是由很大差距的。

 

3C5000是完全自研并且不包含國外技術(shù)限制的芯片，是一款超強(qiáng)算力的CPU。其設(shè)計(jì)先關(guān)注了單核性能的提升，在增加核子數(shù)量的基礎(chǔ)上，不斷設(shè)計(jì)優(yōu)化組合，取得最佳的平衡。

 

龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武曾表示，之所以會(huì)選擇自研國產(chǎn)CPU，是因?yàn)樗�覺得中國這么一個(gè)大國不能沒有自己的CPU。

 

作為是我國第一個(gè)打造完全自主產(chǎn)權(quán)CPU處理器的生產(chǎn)廠商，其成功研發(fā)并發(fā)布了純國產(chǎn)的CPU處理器，標(biāo)志著我國在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)架構(gòu)上的重大突破，也意味著我國的高科技在自主研發(fā)的道路上取得了巨大的成果。

 

目前，龍芯處理器已應(yīng)用于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型當(dāng)中，基于龍芯處理器的數(shù)據(jù)采集設(shè)備、RTU、工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)、PLC、DCS核心控制器、工業(yè)核心控制器、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工控、能源、軌交、水利等領(lǐng)域。

 

生逢其時(shí)，使命在肩

 

科技自立，如何不被“卡脖子”？

 

近兩年，在國家政策大力支持下，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已開啟了崛起之路。漫漫征途中，發(fā)展道路之根本還是要做強(qiáng)技術(shù)，做好產(chǎn)品，打造生態(tài)，不斷滿足服務(wù)于用戶的智能化轉(zhuǎn)型需求。國產(chǎn)企業(yè)只有真正做到了不被“卡脖子”，才能實(shí)現(xiàn)科技自立。

 

“沒有自主核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)是無根之末�！睂�(duì)于機(jī)器人行業(yè)也一樣，核心技術(shù)才是硬道理。在龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武看來，CPU芯片、操作系統(tǒng)軟件下面還有兩層才能“到底”，一是我國信息產(chǎn)業(yè)的短板，二是要構(gòu)建自主信息技術(shù)體系需要自主指令系統(tǒng)，基于國外指令系統(tǒng)的信息產(chǎn)業(yè)支撐不了中華民族的偉大復(fù)興。

 

生逢其時(shí)，使命在肩。

 

半導(dǎo)體企業(yè)憑借強(qiáng)大底層芯片能力加速了機(jī)器人的創(chuàng)新升級(jí)與市場(chǎng)發(fā)展。芯片與底層智能平臺(tái)已成為提升機(jī)器人價(jià)值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，國產(chǎn)各半導(dǎo)體企業(yè)正在通過筑建更高性能的機(jī)器人底層軟硬件平臺(tái)，為機(jī)器人行業(yè)帶來新變革。