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国产芯片能撑起民用无人机起飞吗?业内:高端有差距,但会用钱支持

全球“缺芯”让诸多行业担忧,毕竟,没有芯片咋造智能产品?

​如今进口芯片供应不稳定、涨价,汽车业是喊“担忧”最多的一个,但其实无人机产业同样受影响,有企业到处“求芯”,有厂商直言“在跟新能源汽车抢芯片”。

那国产芯片能顶用了吗?未来能不能弥补差距?业内人士们发表了自己的看法。

无人机需要啥芯片?并不像手机CPU

无人机也被称作“飞行机器人”,是一个高度智能化的工具,也是诸多自动化技术的集大成,所以小小的机身里要塞进去各种类型的芯片。北航无人系统研究院工程师杨炯表示,就工业级的民用无人机而言,除了接口转换器等低端芯片外,主要需要视觉芯片、主控芯片、电源芯片这三种芯片。

如今手机CPU拼制程已经拼到了7纳米以下。民用无人机追求高性能、小体积、低功耗,对芯片自然有很高要求。但杨炯说,大多数芯片只需要90纳米以下的制程就可以了,完全可以国产。唯独视觉芯片,因为需要高计算量和深度学习等,现在一般要用到12或14纳米制程。过去也有些28纳米的低端视觉芯片,可以用在低端工业监控中,但对于无人机而言面积和功耗太大。

不过,因为本身利润率不高,视觉芯片也不会用到7纳米的制程。而且虽然需要国外技术,但现在民用的12和14纳米芯片,也还是可以生产。

作为“生产力工具”的无人机要挂载任务载荷,这些载荷当然也需要芯片,情况也有些类似。广州成至智能机器科技有限公司的总经理廖科文说,他们的载荷上使用的芯片制程也不高。

在消费级无人机领域,一位匿名的从业者也表示情况差不多,飞行控制的芯片28纳米够用,图像、视觉等芯片需要14纳米以内,芯片的代工问题也不大,所以国产芯片的差距主要也不在制程。

国产芯片,有强有弱

既然都可以生产加工出来,那这些国产芯片就没有差距吗?并不是。不同领域的国产芯片有强有弱,主要是一些高端产品弱。

杨炯说,就工业级无人机领域而言,相比其他芯片,国产的视觉芯片普遍采用npu加速架构,在集成度和功耗方面比国外同类产品有一定优势。比如美国NVIDIA公司的jetson系列模块化产品,体积较大,小型无人机无法搭载,同期国产海思产品就是单芯片架构,使用灵活的多。之前机器视觉领域最强的海思,其受制裁影响后,有一批来自深圳、上海、北京等地的公司,已经可以提供性能相当的产品。

国产的小功率电源芯片也很不错。因为国内厂家没有历史包袱,不需要考虑兼容老封装的问题,所以都直接采用最新的技术和工艺,所以在封装尺寸、外围器件数量以及发热量等方面方面都很有优势。

国产的主控芯片,性能也不存在缺陷。工业级无人机飞控系统并不会用到类似手机CPU那样的跑大型操作系统的处理器,通常仅需要使用基于ARM Cortex-M3/M4 内核的嵌入式单片机。而国产的这种芯片已经发展了多年,已经很稳定。可能有一个问题是,部分现有无人机控制软件没有对应国产芯片的驱动,但通过再开发驱动、替换文件等方式,也能实现兼容,这在可靠性和性能上都没有问题。

但是,国内的无线电芯片还比较弱。国产的低端通讯芯片已经很好了,可以大规模使用,而高端无人机如果需要高带宽的通讯、或者组网,基本上只能靠进口芯片。国内也有一两家企业在做高端通讯芯片,但是使用者不多,他也很希望了解问题出在哪里。

廖科文也表示,在任务载荷领域,中低端的国产芯片可以使用,但是高端芯片仍然存在性能差距。比如,如果在其机载探照灯上使用国产替代芯片,亮度就会损失10%,这部分损失变成了废热,也就增加了散热器的压力,进而可能增加整个产品的重量。而重量大了,就会拖累无人机的续航。

消费级无人机领域,同样出现高端芯片弱的情况。那名要求匿名的从业者说,他们主要生产面向“小白”用户的入门级产品,目前使用国产芯片,基本没有差别。但如果是高端产品,国产芯片在影像方面还是有差别。

怎样能让国产芯片崛起?买买买

那这些领域的国产芯片为什么还有短板呢?不够赚钱。杨炯认为,国产芯片面临的限制在于利润门槛,例如,在品牌没有受到认可的情况下盲目生产大量低端芯片,却达不到一定规模销量,厂家就会立即面临资金断链的风险,所以芯片的国产化需要市场和资本共同运作的一个漫长过程。

他说,其实一架无人机中绝大多数都是低端芯片,需要的中高端芯片很少,只需要1个视觉芯片,1到2个主控芯片,但需要一些电源芯片,还有更大量的接口转换芯片,以及巨量的电阻和电容。这些接口、低端芯片中国都能生产,但是还有很多在用进口货,因为利润率太低,而中国芯片企业们现在的规模太小,还不能像国外大企业那样作为分支业务来生产它们。因此,他们需要找到突破口,积累利润,然后不断迭代。

而在高端芯片领域,杨炯说,使用国产芯片还面临开发系统迁移的痛苦。进口芯片已经使用了几十年,对于开发者而言,转移开发平台往往意味着丢弃十几年的积累,对个人和企业来说成本非常高,所以高端芯片的普及也必然是个漫长的过程。

廖科文说,高端芯片也需要市场的支持。要用实际需求促进国产芯片企业去研发更高端产品,否则他们不太敢投入。以往市场需求小,导致成本和出货价很高,而他们这些终端厂商用真实的订单牵引,就能让上游厂家的最新技术很快转化成可用的产品,这就是产业链的传导效应。

值得注意的是,接受采访的无人机行业的从业者们,普遍表示愿意用实际的采购去支持国产芯片。杨炯说,他非常喜欢采用国产芯片,因为国产化后一定会采用最新封装、最高密度,可能面积仅相当于原来进口产品的20%到30%。像国产的充电芯片等,会把多块老式芯片的功能整合成一张新的芯片,立即更小、更好用。

拓攻机器人副总经理张逸群表示,他们受制于行业规模,更易受全球“缺芯”的影响,也非常希望国产芯片早日实现对进口的全面替代。考虑到无人机行业对可靠性的要求更高,需要时间来验证国产芯片的可靠性,目前也是采用逐步替代,快速迭代的方式。

廖科文说,为了情怀,也为了预防被“卡脖子”,他们尽量使用国产芯片,比如现在就用国产的GD32单片机替代部分STM32。他们还为在研的国产的高端芯片下预订单,“只要他们能够做出来,就批量采购”。例如,目前主流热红外传感器都是640*512分辨率,他们已给国内企业的1280*1024分辨率规格产品下了大订单,促使他们得以开建第一条该规格的生产线。他认为,中国企业一旦最先完成1280*1024规格热红外传感器的量产,就能依靠规模成本在国际竞争中取得先机。

上述几位受访者都认为,如果各产业支持,国产芯片,未来可期!

 

来源:环球网

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