运城PLC编程培训学校分享姚浩：电力工控芯片为何也要强调自主可控

　　作为根本性支柱行业，电力对整个国家安全、发展都至关重要。如果关键技术掌握在外国手里，就卡住了我国能源工控领域的“脖子”。主控芯片作为电网二次装备核心器件，涉及千万量级的电网关键装置，是电力工业控制的大脑。

　　根据今年2月份消息，南方电网公司历经5年研制、多场景验证，国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”实现量产，标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变，电力二次设备核心元器件做到了自主可控。在5月20日召开的广东省科技创新大会上，“电力芯片保护关键技术攻关及核心器件国产化”项目也获得了2020年度广东省科技进步奖一等奖。

　　此前主控芯片长期为国外生产厂商垄断，严重制约我国电网核心技术的发展。针对此“卡脖子”问题，南方电网公司依托国家重点研发计划，基于国产自主CPU内核和境内代工封测技术，集中公司科研力量重点攻关，起先后在电网控制保护、自动化、新能源等多个电网关键场景对“伏羲”进行验证及应用，表现良好。

　　南方电网展出的伏羲芯片 图片来源：南方电网

　　近日，在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。

　　以下内容为本次采访实录，仅做不改变原意的调整。

　　（采访/周昊 陈兴华，编辑/周远方）

　　观察者网：当初为什么要做伏羲芯片？

　　姚浩：大家一开始可能会有疑惑，电网公司为什么也要来做芯片？其实很好理解，因为在芯片市场的发展初期，芯片大多由专门的芯片厂商设计，因此大多数芯片都是面向通用领域、通用需求；而在未来，尤其是能源工控等细分市场将更加关注芯片在功能、性能、功耗等方面的特定需求，即用更专业化的芯片来处理专业化的数据，异构计算将逐渐成为主流计算模式，计算跟领域强相关，专用领域芯片将孵化于专业领域公司。因此，基于对能源工控领域的深刻理解以及对电网未来发展趋势的把握，我们团队在李立浧院士以及团队首席****的带领下，于2015年启动国产电力专用芯片“伏羲”的研究开发工作。

　　同时，我们做自主芯片有两个层面的考虑：一是芯片的国产化，另一个是芯片的场景化支撑。大多数电力装备长期依赖进口芯片，比如电网关键设备继电保护核心芯片大多以进口芯片为主，部分关键芯片在国内市场占有率近90%，如若被禁运，那国内继电保护领域起码要倒退20年，会造成重大影响。

　　海外厂商在通用芯片方面确实比我们领先很多，但好在国内市场较大，未来，专用领域专用芯片还是有较大的机会，有望实现弯道超车。比如5G芯片就是通信领域的专用芯片，包括人工智能芯片等，国内跟海外相比并没有落后，所以我们就是想做电力领域的一个专用芯片。

　　观察者网：请问伏羲芯片的国产指令集架构、内核和IP具体分别是什么？以及采用它们的原因？

　　姚浩：伏羲芯片是国内首颗国产电力专用芯片，采用C-sky国产指令集，玄铁系列国产内核作为计算核心，保障了芯片核心知识产权自主可控；同时，伏羲芯片首创满足电力工控应用需求的电气参量计算、电力网络通信、数据并行处理等专用硬件算法IP，有效实现电网数字化转型对电力装备基础算力提升需求的支撑。

　　与大多数采用国外指令架构体系工业控制芯片区别的是，伏羲芯片率先采用完全国产的指令集生态，这源于技术路线选择的考量：如果照着进口芯片依葫芦画瓢再做出一款基于ARM等国外指令架构体系的芯片，其实没有彻底解决自主化问题，假如技术禁运扩大化，打击面是很大的。所以我们那时考虑就是国产指令集、国产内核不能永远不发展，没有人用它就永远发展不起来。

　　当前，外国厂商所建立的芯片生态壁垒很高，培育新的生态需要百万级、千万级开发者的支持，在手机等消费类领域去发展国产指令集、内核是很难的。但是在能源工控等相对封闭的专业领域，芯片生态所面对的开发者数量将下降几个数量级，应用场景也是可预见的，只要投入充足的资源去支持上述开发者、应用场景，逐步培育起国产芯片应用生态是有机会的，而这也是现今电网企业、终端制造企业的担当与义务。

　　另外从国家层面来看，也更希望这种国产知识产权、国产内核、国产生态能够培育起来，不然就算不上自主可控。因此对于国内整个芯片行业来说，我们不能只满足于目前能自主设计芯片，还需要在核心知识产权、国内自主可控芯片制造等领域跟全行业一起努力。即便我们现在五年内、甚至十年内都没办法超越人家，但起码也要一步步缩小差距。

　　观察者网：生产情况怎么样，与国际上同类产品相比伏羲芯片的优势有哪些？有没有盈利的需求？

　　姚浩：伏羲芯片在多家境内晶圆厂代工生产，良品率达到90%，已具备批量推广条件，后续将根据电网数字化进程逐步扩大伏羲芯片产能。

　　与同类竞品比较，伏羲芯片的主要优势首先就是可控，伏羲芯片从核心知识产权到芯片设计、流片、封装、测试全链条境内自主可控，最大限度保障了电网关键核心元器件供应链安全、稳定；其次是专用，伏羲芯片立足电力工控领域实时、安全、智能等计算需求，从芯片架构、资源、算法等方面开展场景化定制设计，从元件级实现对电网数字化、网络化、电力电子化等发展需求的支撑。

　　最新一版量产的伏羲芯片，我们与竞品通过通用测试工具以及场景专项测试进行比较，芯片在整型、浮点运算等通用计算能力以及融合业务的实时计算等方面，具有1.3至1.9倍的性能优势，而功耗与竞品基本实现持平。

　　至于盈利方面，我们首先还是聚焦于如何保障电网的安全可控，后续除了主控、安全等芯片外，我们还会往更多与业务紧耦合的芯片领域去拓展，在做好保障的同时，也会考虑盈利的事情，毕竟，只有盈利才能保障芯片研发的持续投入。

　　观察者网：你们是如何定义“真正实现了自主可控”？此前国内每年进口的电力芯片有多少？

　　姚浩：电力行业每年涉及千万级新增设备用量，涉及芯片达到数百亿人民币规模，相比全国每年数千亿美金进口额来看其实并不多；虽然在低端领域有很多已经是国产芯片了，但其中95%以上都是基于海外的指令架构。

　　“真正实现了自主可控”是因为伏羲芯片从核心知识产权到芯片设计、流片、封装、测试全链条境内自主可控，最大限度保障了电网关键核心元器件供应链安全、稳定；目前大量采用进口指令架构芯片对于能源、轨道交通等关键工控领域的运行安全、供应链安全均有较大隐患。