新基建为国产高端芯片带来新“东风”

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目前，以5g为代表的新基础设施正成为建设数字中国、网络强国、智能社会和实现可持续发展目标的利器。

新的基础设施带来了新的出路，受到广泛关注的芯片产业链的发展迎来了新的机遇。在接受记者采访时，许多专家、学者和公司高管表示，与传统芯片相比，5g、ai和智能计算等新一代高端芯片是新的基础设施计算引擎，属于新的轨道，需要构建新的生态。因此，抓住以5g为代表的新的基础设施市场机遇，将推动中国芯片产业的创新和发展，弥补国内高端芯片长期以来的生态缺陷。

国内高端芯片迫切需要突破生态瓶颈

高端芯片，尤其是处理器芯片，被认为是半导体皇冠上的宝石。常见的处理器是通常被称为“大脑芯片”的中央处理器(cpu)和通常被称为“图形芯片”的图形处理器(gpu)，以及用于通信、语音、图像处理和其他领域的数字信号处理器芯片(dsp)。

业内人士指出，在过去30年里，人们经历了数字化、互联网和移动互联网等信息技术变革，而这背后的关键驱动力是以处理器为代表的计算技术的快速进步。处理器的创新能力在某种程度上反映了一个国家控制新一代信息技术的能力。因此，迫切需要开发国产高端芯片，尤其是cpu、dsp、gpu等新一代处理器和fpga芯片。

目前，全球高端芯片的核心技术基本上掌握在国外企业手中，而国内高端芯片的核心技术仍处于追赶阶段，亟待改变。

根据国家发改委对信息技术基础设施的定义，处理器等高端芯片无疑将成为5g等通信网络基础设施、ai等新技术基础设施以及智能计算中心等计算能力基础设施的核心引擎。数据显示，2019年，中国处理器和控制器的进口额为1423亿美元，同比增长12.8%。据专家分析，从数据来看，中国的处理器，尤其是高端处理器芯片，仍然主要依赖进口。主要原因是中国拥有独立指令集的处理器芯片公司规模较小，长期以来难以撼动国际处理器巨头如英特尔、arm、NVIDIA和德州仪器在该领域建立的生态优势。

据了解，长期以来，国内对于如何开发cpu等高端处理器有两种声音:一是倡导基于指令集、微体系结构、工具链等核心技术的cpu研发，拥有完全自主知识产权，赢得战略主动权；二是支持国内芯片制造商通过合资或高额费用从国外制造商获得技术(架构)许可，从而快速占领国内市场的一部分。

据相关专家介绍，后一种模式显然不具备处理器关键技术的自主创新能力。这种模式虽然风险低、见效快，但不能积极应对潜在硬件缺陷带来的安全隐患，可持续发展的控制仍由国外厂商控制，根本没有什么战略主动权。

龙芯中科科技有限公司董事长胡建议走“市场带技术”之路，通过自主研发掌握cpu核心技术，建立独立可控的信息技术体系。

“独立的R&D路线是基于独立编写的cpu源代码开发芯片，就像根据您自己的设计绘制盖楼一样。引进的技术路线是基于购买的cpu源代码开发芯片，就像盖楼基于购买的图纸。”胡介绍了发展以cpu为代表的国产高端芯片的重要性。

新的基础设施推动国内高端芯片进入新的轨道

随着中国新基础设施重大举措的推进，5g、人工智能、物联网和工业互联网领域不再存在垄断生态。相反，由于相关产业刚刚起步，中外芯片设计公司都面临着在创新的同一起跑线上采用新架构、构建新生态的挑战。

为此，国家信息化专家咨询委员会常务副主任周建议，应优先支持和鼓励在新的基础设施领域采用国产高端芯片。同时，国内高端处理器制造商应利用这一趋势，通过自主创新提高产品性能，努力在新的基础设施领域构建一个国内独立、面向全球市场的计算生态系统。

胡说，以cpu和操作系统为代表的中国高端芯片的独立基础软硬件正处于发展的关键阶段。用独立的基础软硬件支持国家安全和产业发展已成为共识。建立独立于wintel系统和aa系统的第三甚至第四个信息技术系统和工业生态应该是新基础设施的重要组成部分。

事实上，中国基于独立指令集的高端芯片公司已经取得了不错的成绩。在“信息技术应用创新”项目的应用推动下，自主基础软硬件产业呈现出产品快速迭代、产业链深度整合、资本高度活跃的良好态势。龙芯已广泛应用于政府和企业、安全、金融、能源、交通、教育等应用场景，其一般处理性能已达到世界先进水平的产品水平。

在异构计算领域，华夏核心(北京)通用处理器技术有限公司不仅推出了基于完全独立的统一指令集平台的嵌入式cpu、dsp和aiip，打破了国外ip厂商的垄断，而且在异构计算领域，特别是在解决异构编程的挑战方面也做出了自己的创新。华夏核心发布的基于华夏核心cpu、矢量dsp和张量处理器的异构soc芯片“北极星”(Polaris)，提供了出色的神经网络加速能力，目前正在智能物流、机器人、边缘计算等领域推广应用。

华夏核心首席执行官李表示，通过抓住新基础设施带来的发展机遇，依靠创新驱动，密切关注异构计算等新领域的国际先进水平，中国完全有机会实现从高端芯片市场大国到创新强国的历史性突破。

创新已经成为高端芯片行业的新热点

长期以来，集成电路一直强调通过采用更先进的技术(即更高的性能、更低的功耗和更小的面积)来实现ppa。中国工程院院士、中国半导体工业协会名誉顾问徐菊燕指出，现在是修改这一逻辑方向的时候了。

分析师表示，在先进技术节点设计芯片产品的投资高达数千万美元。在这种情况下，如果芯片销量没有达到一定规模，采用先进技术将成为少数芯片巨头的专属特权。

因此，采用芯片架构创新和系统创新等新技术来设计芯片，如异构集成和多样化小芯片，可以提供许多好处，如更灵活的工艺选择资源投资和更快的上市时间。

此外，随着人工智能、5g等领域异构计算的发展，许多国际巨头都推出了基于新一代异构计算的“新物种”，其中一些与传统生态学并不完全兼容。例如，NVIDIA推出了包括riscvcpu和神经网络加速器在内的gpu芯片，而Xilinx推出了集成cpu、dsp和神经网络加速器的fpga芯片。据李介绍，异构计算推动了国际芯片巨头在产品线上的重新布局，从设计单个处理器或fpga芯片，到设计新一代高灵活性、高性能、集成多种架构的高端芯片。

专家说，人们谈论人工智能技术，如深度学习和神经网络，需要结合技术，如感知，数据采集，存储和传输，安全加密，根据不同的应用场景，即人工智能专用计算单元和其他处理器，加速器和内存单元，如中央处理器，需要以不同的形式异构集成，形成一个完整的产品。因此，如果没有像cpu这样的处理器芯片，仅靠这种专门用于深度学习的芯片无法支撑中国人工智能产业的发展。

根据专家建议，中国应加强高端芯片从技术创新到应用生态的整体布局，加强5g、工业互联网、智能计算等新基础设施和数字经济应用场景与自主创新的核心软硬件基础设施的协同整合，努力实现5g时代中国高端芯片产业的历史性超越，为源于中国的人类产业新浪潮做出重要贡献。