「中國芯」彎道超車：我國研製出國際領先水平的5G通信晶元內核

曾經如日中天的中興通訊或許不會想到，一枚小小的晶元按下了企業快速發展的「暫停鍵」：美國商務部日前宣布，7年內禁止美國企業向中興通訊出售任何電子技術或通訊元件。

突如其來的中興危機折射出我國通信產業「缺芯少魂」的尷尬處境。未來「中興們」何去何從？「中國芯」彎道超車的集結號已經吹響。中國科學院自動化研究所王東琳團隊日前正式對外宣布，其歷時九年研製出了具有自主知識產權的5G通信設備強大「心臟」——UCP(通用通信晶元)內核，在計算能力和性能功耗比方面具有國際領先水平。

基站、光通信、手機，這三項是中興的主營業務。美國的一紙禁令究竟意味著什麼？透過一組數據或可管窺一斑。根據有關報道，僅中興智能手機產品中就有一半以上使用的是高通晶元。

而這只是冰山一角。「國產晶元目前主要應用於消費領域，在通信、軍事等行業應用中，與國外產品差距明顯，諸多短板造就了我國高端晶元受制於人的局面。」中科院西安光機所副研究員、中科創星創始人米磊說。

米磊的擔憂並非多餘。《2017年中國集成電路產業分析報告》顯示，當前我國核心集成電路國產晶元佔有率較低，在計算機、移動通信終端等領域，國產晶元佔有率幾近為零。

以此次中興被制裁的用於光通訊領域的光模塊為例，光模塊中包括光晶元（即激光器、光探測器），還有電晶元（即激光碟機動器、放大器等）。目前低速的光晶元和電晶元（≤10Gbps）實現了國產，但高速的光晶元和電晶元（≥25Gbps）全部依賴進口。

「內核是晶元的核心，UCP是針對移動通信領域需求的增強型內核，在同等能耗下可釋放出比傳統架構大得多的計算能力，可滿足新時代對極大計算能力和極低功耗的雙重渴求，引領我國在高密集度計算與數據處理領域實現彎道超車。」中國科學院特聘研究員、自動化研究所原所長王東琳表示。

5G時代，萬物互聯的需求對計算能力提出了新的挑戰。王東琳說，無線通信領域對信號處理速度和低功耗要求極高，以往很多高端設備大都採用ASIC（依照特定應用演算法設計架構的硬加速電路）和高性能FPGA方案來應對，但這使得設備相對固化，無法適應通信領域信號編碼體制、演算法不斷演進的需求。是否存在一種處理器（晶元的一種）既能保持高度可編程特點又能在性能功耗比上接近ASIC，即真正實現「軟體定義無線電」？這一直是無線電業界的一個夢想。

如今，隨著UCP內核的研發成功，這一夢想又向前邁進了一步。根據王東琳提供的數據，UCP內核突破了英特爾等傳統晶元架構的桎梏，通過架構創新擁有了高密集度計算能力：單核就可以實現每秒2.5GBPS的LDPC（5G標準採用的數據信道編碼技術）解碼和50GBPS的LDPC編碼能力，每秒可以完成4G點16位定點複數FFT運算。

這是什麼概念？王東琳解釋說：「UCP是目前國際上最強大的5G通信數字基帶處理內核，可以用作5G宏基站晶元和手機晶元的核心。同時也是國際領先的、在可接受代價下實現全軟體定義5G數字基帶處理的晶元內核，這在標準框架下演算法細節不斷演進的5G時代具有極強的生命力和應用前景。」。

他介紹，除了UCP內核外，我們還研製了多款高性能內核，不僅可以滿足移動通信領域應用需求，還可以在超級計算、高性能伺服器等國家戰略領域以及智慧城市與社會安全、消費類電子如超高清智能電視、超靈敏超高速照相與攝像、智能家居等領域起到服務產業創新的作用。（經濟日報-中國經濟網記者 沈慧）

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