“机器人＋”带飞芯片产业

 

为了继续推动机器人产业持续健康发展，今年年初，工信部等17部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》，提出了2025年制造业机器人发展目标以及机器人十大应用场景。这一政策的发布，意味着“机器人﹢”时代的到来，机器人将在更大范围内得到应用，制造业机器人更将迎来广阔发展机遇。

 

到现在，无论工业机器人还是服务机器人，都在结合信息技术提升感知、计算、执行能力。在智能化水平提升的同时，机器人对芯片的需求也在增加。“机器人＋”将带飞哪些芯片？

 

 

没有它，机器人就是一个空壳。作为机器人的“心脏”，目前机器人的芯片主要分为FPGA、MCU、DSP与IGBT四种。

 

FPGA芯片可以把它叫作“可编程芯片”、“半定制化芯片”和“万能芯片”等。FPGA芯片最大的特点是芯片的具体功能是在制造完成以后由用户配置决定。在机器人领域应用时具有高速、并行、运算及引脚资源极其丰富、功能灵活、硬件直接实现算法、操作数存取机制简单高效、开发调试手段直探硬件底层等优点。

 

MCU是机器人核心主控芯片中的第一大类别，小型机器人看重MCU的成本与功耗，通用型机器人看重MCU精准的电机控制，高端机器人更需要MCU兼顾算力与拓展性。

 

DSP芯片用在工业机器人领域，相当于起着关节的作用，有了DSP的控制，机器人反应更迅速，行动更精准。工业机器人在工作中需要处理大量的数据，随着工业机器人的应用日益广泛和普及，DSP芯片在这方面的应用越来越多，重要性、经济性、实用性都会得到体现。

 

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但是目前这些芯片多数还是被国外市场垄断，国内攻克的微乎其微，机器人芯片领域仍是国外企业的主场。

 

除FPGA、MCU、DSP等外，CPU也是工控领域的主要芯片。随着机器人的发展，需要在越来越多的环境下实现控制、抓取点分析、视觉目标识别等，而这些都需要算力支撑，仅仅一个FPGA完全不够。在CPU产品领域，近年来也有国产也有品牌已经进入，龙芯中科的嵌入式CPU产品就可广泛应用于工业控制领域。

 

国内CPU第一股，打破美垄断的国产中国“芯”

 

2022年6月24日，国内CPU第一股龙芯中科在科创板正式挂牌。

 

2001年，中国科学院计算技术研究所开始研制龙芯处理器，得到了中科院知识创新工程、863、973、核高基等项目大力支持，完成了十年的技术积累。

 

龙芯中科2008年在中科院和北京市政府支持下成立。2010年，龙芯科技完成首笔融资，并开启市场化运作。为打破IT行业中“Wintel”生态和“AA生态”（Wintel是指英特尔与微软，AA生态体系则为ARM与谷歌母公司Alphabet）的垄断，2011年起，龙芯中科获取了MIPS的技术许可，进行研发生产相关CPU产品。

 

2020年，从完全独立自主的角度出发，龙芯中科宣布不再使用MIPS开发新产品，并推出了具有充分自主性的指令集LoongArch。时隔20多年，去年7月，龙芯中科基于此架构研发出了首颗完全国产PC处理器“龙芯3A5000”。

 

龙芯其实在2002年就诞生了第一个产品，名称是龙芯一号。20年前，龙芯一号的处理器还非常简陋，晶体管的数量仅为600多万个，当时国外的数量已经可以千万个晶体管起步，因此在当时看来，龙芯一号的性能是由很大差距的。

 

3C5000是完全自研并且不包含国外技术限制的芯片，是一款超强算力的CPU。其设计先关注了单核性能的提升，在增加核子数量的基础上，不断设计优化组合，取得最佳的平衡。

 

龙芯中科董事长胡伟武曾表示，之所以会选择自研国产CPU，是因为他觉得中国这么一个大国不能没有自己的CPU。

 

作为是我国第一个打造完全自主产权CPU处理器的生产厂商，其成功研发并发布了纯国产的CPU处理器，标志着我国在计算机基础架构上的重大突破，也意味着我国的高科技在自主研发的道路上取得了巨大的成果。

 

目前，龙芯处理器已应用于企业数字化转型当中，基于龙芯处理器的数据采集设备、RTU、工业边缘网关、PLC、DCS核心控制器、工业核心控制器、工业机器人、数控机床等产品已经广泛应用于工控、能源、轨交、水利等领域。

 

生逢其时，使命在肩

 

科技自立，如何不被“卡脖子”？

 

近两年，在国家政策大力支持下，我国机器人产业已开启了崛起之路。漫漫征途中，发展道路之根本还是要做强技术，做好产品，打造生态，不断满足服务于用户的智能化转型需求。国产企业只有真正做到了不被“卡脖子”，才能实现科技自立。

 

“没有自主核心技术的产业是无根之末。”对于机器人行业也一样，核心技术才是硬道理。在龙芯中科董事长胡伟武看来，CPU芯片、操作系统软件下面还有两层才能“到底”，一是我国信息产业的短板，二是要构建自主信息技术体系需要自主指令系统，基于国外指令系统的信息产业支撑不了中华民族的伟大复兴。

 

生逢其时，使命在肩。

 

半导体企业凭借强大底层芯片能力加速了机器人的创新升级与市场发展。芯片与底层智能平台已成为提升机器人价值的关键环节，国产各半导体企业正在通过筑建更高性能的机器人底层软硬件平台，为机器人行业带来新变革。