我国研制出国际领先水平的5G通信芯片内核

曾经如日中天的中兴通讯或许不会想到，一枚小小的芯片按下了企业快速发展的“暂停键”：美国商务部日前宣布，7年内禁止美国企业向中兴通讯出售任何电子技术或通讯元件。

突如其来的中兴危机折射出我国通信产业“缺芯少魂”的尴尬处境。未来“中兴们”何去何从?“中国芯”弯道超车的集结号已经吹响。中国科学院自动化研究所王东琳团队日前正式对外宣布，其历时九年研制出了具有自主知识产权的5G通信设备强大“心脏”——UCP(通用通信芯片)内核，在计算能力和性能功耗比方面具有国际领先水平。

基站、光通信、手机，这三项是中兴的主营业务。美国的一纸禁令究竟意味着什么?透过一组数据或可管窥一斑。根据有关报道，仅中兴智能手机产品中就有一半以上使用的是高通芯片。

而这只是冰山一角。“国产芯片目前主要应用于消费领域，在通信、军事等行业应用中，与国外产品差距明显，诸多短板造就了我国高端芯片受制于人的局面。”中科院西安光机所副研究员、中科创星创始人米磊说。

米磊的担忧并非多余。《2017年中国集成电路产业分析报告》显示，当前我国核心集成电路国产芯片占有率较低，在计算机、移动通信终端等领域，国产芯片占有率几近为零。

以此次中兴被制裁的用于光通讯领域的光模块为例，光模块中包括光芯片(即激光器、光探测器)，还有电芯片(即激光驱动器、放大器等)。目前低速的光芯片和电芯片(≤10Gbps)实现了国产，但高速的光芯片和电芯片(≥25Gbps)全部依赖进口。

“内核是芯片的核心，UCP是针对移动通信领域需求的增强型内核，在同等能耗下可释放出比传统架构大得多的计算能力，可满足新时代对极大计算能力和极低功耗的双重渴求，引领我国在高密集度计算与数据处理领域实现弯道超车。”中国科学院特聘研究员、自动化研究所原所长王东琳表示。

5G时代，万物互联的需求对计算能力提出了新的挑战。王东琳说，无线通信领域对信号处理速度和低功耗要求极高，以往很多高端设备大都采用ASIC(依照特定应用算法设计架构的硬加速电路)和高性能FPGA方案来应对，但这使得设备相对固化，无法适应通信领域信号编码体制、算法不断演进的需求。是否存在一种处理器(芯片的一种)既能保持高度可编程特点又能在性能功耗比上接近ASIC，即真正实现“软件定义无线电”?这一直是无线电业界的一个梦想。

如今，随着UCP内核的研发成功，这一梦想又向前迈进了一步。根据王东琳提供的数据，UCP内核突破了英特尔等传统芯片架构的桎梏，通过架构创新拥有了高密集度计算能力：单核就可以实现每秒2.5GBPS的LDPC(5G标准采用的数据信道编码技术)译码和50GBPS的LDPC编码能力，每秒可以完成4G点16位定点复数FFT运算。

这是什么概念?王东琳解释说：“UCP是目前国际上最强大的5G通信数字基带处理内核，可以用作5G宏基站芯片和手机芯片的核心。同时也是国际领先的、在可接受代价下实现全软件定义5G数字基带处理的芯片内核，这在标准框架下算法细节不断演进的5G时代具有极强的生命力和应用前景。”。

他介绍，除了UCP内核外，我们还研制了多款高性能内核，不仅可以满足移动通信领域应用需求，还可以在超级计算、高性能服务器等国家战略领域以及智慧城市与社会安全、消费类电子如超高清智能电视、超灵敏超高速照相与摄像、智能家居等领域起到服务产业创新的作用。