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国家电网的“芯片计划”:国产化路漫漫 需要一些勇气

日期:2019-04-22    来源:南方能源观察  作者:周慧之

国际电力网

2019
04/22
11:46

关键词: 国家电网 电力专用芯片 国家电网芯片

  一款华为海思的麒麟芯片通常使用5年后退出市场,为此年度研发投入超百亿。而一颗工业级的“电力专用芯片”需要不间断工作10年以上,并经受住N重极端环境的考验。
 
  从西北可能遇到的极寒天气,到长江中下游梅雨季的持续高湿度,再到沿海地带的高含盐量空气,以及可能遭受到强电磁辐射的干扰,“电力专用芯片”需要同步适应千差万别甚至有点恶劣的电力工业条件。可靠性要求苛刻,工艺制造与研发难度远超普通消费级芯片。
 
  电力专用芯片是国内电力系统的说法,属于芯片行业通行四大类别(消费级、工业级、汽车级、军工级)中的工业级芯片。由于在电力领域使用时,有针对电力应用的专门设计,故得此称。
 
  例如要考虑主控芯片的电磁兼容功能,安全芯片有针对电力业务的安全防护,专用性方面计量芯片需适用电能计量等等。通常芯片商会根据电网的技术标准,开展并提供针对性的设计和方案。
 
  电力专用芯片正是电力公司打造蓝图宏伟的智能电网时,必备的元器件。2019年年初国家电网“泛在电力物联网”构想的提出,对电力专用芯片的需求将呈指数级上升。从发电、输电、变电、配电、调度到用电六大环节,上万个智能化场景都离不开芯片的使用。具体到日常可见的智能电表、智能充电桩,均有芯片植入其中。
 
  然而国内芯片产业发展滞后,国产化进程远无法跟上需求提速的步伐。且大众所熟知的华为、紫光、中兴等企业以研发消费级芯片为主,与工业级电力专用芯片对于工作时长、温度适应区间以及其他可靠性方面的要求存在明显差异。
 
  国家电网公司早在九年前智能电网建设初期,就成立了集成电路设计公司。可是由少数企业单枪匹马在工业级电力专用芯片领域试图各个击破,发力分散,也注定路途漫漫。复杂的半导体工业需要长期持续性的巨额研发投入,以及更多企业协作完成。
 
  电力物联网的浪潮,似乎在探索一个可能的方向:通过营造一个更具吸引力的市场,打破边界,带动更多企业参与到适配于电力业务的芯片研发当中。然而这又取决于国网对于芯片业务的定位,并采取怎样的市场策略。
 
  两度激活
 
  国家电网是全球规模最大、覆盖人群最多的公用事业公司,2010年1月正式全面推进智能电网建设,并以“一号文”发布《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》。这就酝酿了一个极为庞大的工业级集成电路市场,当时预计芯片需求量在200亿片。
 
  不过彼时国内绝大部分的电力专用芯片需要从英飞凌、恩智浦、瑞萨、爱普生等欧美日半导体巨头采购。关键元器件受制于海外供应商,无论是议价能力还是产能、供货周期的匹配显然过于被动。另外考虑到电网数据安全,亦存在隐患。如此,国网体系内的自研芯片公司应运而生。
 
  2010年,北京智芯微电子有限公司(以下简称“智芯公司”)组建,目前由国网信息通信产业集团(以下简称“国网信通公司”)、南瑞集团、中国电力科学院分别持股40%、40%、20%,并拥有国内第一个工业级芯片的国家级实验室。
 
  “智能电表中的安全芯片,是最初国网进军芯片领域的切入口。当时国网也表示有能力实现安全芯片的自主研发。”一位芯片专家告诉eo,“目前国网智能电表中的安全芯片,基本由智芯公司提供。”
 
  芯片产业链通常划分为设计、制造、封装、应用四个环节。国家电网的布局集中在资金与人才密集型的“两端”,即芯片设计与芯片应用。
 
  “国网做不了生产,也没必要做生产。”上述芯片专家解释,这是因为芯片全流程涉及技术面广泛,如果专注做设计,能做好就很好了。只有当产品具备足够竞争力,能够生存、盈利后,才会考虑扩展产品线。
 
  而且相对而言,制造与封装属于重资产。该人士补充道,这两个环节同样是技术密集型、资金紧密型产业。“制造环节其实是国内芯片产业的薄弱环节,尤其是光刻,一台先进工艺的光刻机就几亿美元,有钱不一定买