“不仅是全球体育盛会,也是科技盛会,更是中国科技成果的一次集成展示。”

这是媒体对2022年北京冬奥会的赞誉。

2月4日,北京冬奥会盛大开幕,60m高的冰瀑布、1万+㎡的巨幕地屏、鸟巢看台两侧屏幕等呈现出的“中国式浪漫”和“人类审美天花板”霸屏朋友圈;更清晰、更精细的超高清视觉观众体验好评如潮。
 

炫彩屏幕、良好观感......看呆13亿网友的冬奥会开幕式背后实则是中国自主芯片在发力。

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霸屏的人类审美天花板

离不开中国芯背后的支持

据报道,冬奥会开幕式的地面显示系统是目前世界最大的LED三维立体舞台,LED显示屏总面积将近14000㎡,像素高达14880×7248,分辨率达到8个8K。得益于高性能多数量的显示芯片加持,才有巨幕地屏、冰瀑布、冰立方和鸟巢看台两侧实时转播比赛画面炫彩屏幕的效果呈现。

图源:CCTV直播截图

值得一提的是,这些显示芯片均由集创北方自主研发。据了解,阵排列的LED模块拼接平滑度极易受到干扰,进而影响完美画面的呈现,一块地屏需要搭载百万颗芯片,而要降低使用时的能耗,离不开显示芯片。从作用效果来看,当主控芯片接收到电信号时,LED显示芯片可自动调整色彩饱和度,从而实现3840Hz以上的视觉刷新率,以达到良好观感的效果。

在监视器领域,实现国产替代的海信推出55吋图像级监视器助力冬奥会。业内人士分析,基于ULED叠屏显示技术、控制算法和全新升级的信芯画质芯片,海信才能还原4K和高动态范围(HDR)的视频信号内容。

图源:青岛资本圈

除监视器外,海信还提供显示方案及产品应用于冬奥会,通过自研芯片、ULED背光分区控制技术,能够在30℃、户外高亮度或风雪中呈现出优秀的画质效果。同时国科微发布公告,其机顶盒8K芯片也用于北京冬奥会,积极保障赛事的直播和转播。

图源:CCTV直播截图
 

另外,紫光同创官微也表示其新一代Logos-2系列FPGA芯片,凭借高性能、高稳定性助力科技冬奥,以保证视频画面的稳定流畅和完美呈现。Logos-2系列是紫光同创采用28nm CMOS成熟工艺制成,现已累计生产发货大约300万颗,是安防、高清显示、通信等领域头部设备上的主流应用型号。

不论是霸屏的中国式浪漫开幕式,还是各项目赛事细节的震撼呈现,都离不开现代显示技术和芯片的搭载。事实上,以上只是国产芯片在冬奥会应用的“缩影”,在奥运安防、智慧场馆和食品安全等场景也少不了国产芯片企业的支持。

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国内芯片产业持续壮大

部分细分领域挤进全球领先
 

SIA分析显示,2020年中国半导体行业年增长率达到前所未有的30.6%,398亿美元的年总销售额使中国占据全球半导体市场份额的9%,直追10%市场份额的日本和欧盟。同年,中国新注册的半导体企业将近1.5万家,大多企业的发力方向是GPU、EDA、FPGA、AI计算和其它高端芯片设计。

从国内市场和科技冬奥呈现效果来看,国内芯片虽整体落后于世界头部企业,但产业不断发展壮大,某些细分领域取得成效突出,并挤进世界前列。

作为全球领先的显示控制芯片企业,集创北方的LED显示芯片在2018年占全球市场份额第一,目前全球市占率超过50%。相关人员介绍此次用于科技冬奥的ICND2153和ICND2055两款芯片,也曾服务于庆祝建党百年文艺演出的巨幕、央视春晚舞台所用LED屏等场景。

而早在2015年海信就推出了新一代Hi-View Pro超高清画质引擎芯片,首次打破国际超高清4K画质芯片的垄断。之后海信不断进行芯片迭代,并在7年内发布5颗画质芯片,刷新显示画质芯片天花板。

图源:CCTV直播截图
 

目前,海信前四代画质芯片均已实现量产,其中第四代也就是本次冬奥会所采用芯片,是4K画质芯片中集成度最高,功能和性能均非常强大的产品。另外今年1月份,海信发布国内首款自主研发的8K AI画质芯片。

近年来,国内4/8K超高清产业打开发展窗口,国科微抢抓机遇,不断夯实技术基础,大力投入自主研发,2019年开始8K超高清视频解码芯片预研,使其集成高性能8K视频解码器、8K图像显示器,并支持国产系列技术,以打造逼近真实的沉浸式影音娱乐体验。

整体市场上,在下游显示面板市场增长、国家政策利好和大量资本投入等支持下,2020年中国大陆显示驱动芯片出货量达到52.7颗,同比增长15.07%,平均增长速度高于全球,预计2025年突破87亿颗。

反观整个芯片市场,可以说这两年的芯片短缺为中国芯片行业提供了发展的良机,不少领域取得实质性突破。基于此,我们有理由相信国内整个芯片行业已经进入良性发展阶段,并持续攻克技术难关,预计未来几年会取得更多成绩。

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掌握独立自主的技术是关键

与国际差距不断缩小

中国芯片产业的瓶颈在于技术,而不在市场。

一方面,我们理应为国内芯片技术领域取得某一进展而高兴;另一方面,我们也应该意识到国产芯片发展的严重滞后。举个例子,中国企业正在投资28nm,但并未真正意义上掌握28nm技术。从中芯国际断供华为芯片就可看出,某些芯片相关技术仍依赖于美国,由此为避免自身企业被卡脖子,不得不听从其“命令”,停止给华为供货。

受限于芯片产业链长、技术含量高和融合全球的技术多,我国要真正实现整个芯片产业的完全独立可控比较困难。当下,美国对我国实行技术封锁,更是为国内芯片产业发展增加了更多不确定性;同时也倒逼国内企业聚焦研发,以更早突破技术管控。

2021年国内大陆液晶屏幕产能是全球的67%,大方向来看,国内的屏已经实现自主可控,而国内彩电业在全球高端市场依然被卡脖子的根本原因是缺乏高端的画质芯片。

芯片制作的全过程主要包括芯片设计、晶片制作、封装制作和成本测试等几个环节。芯片设计环节,中国中低端芯片产品涵盖射频、触控、闪存、存储、蓝牙和显示芯片等多种类,目前部分领域已经处于全球领先。但在高端处理器芯片领域,与国外相比,国内仍存在较大差距。

另外,中国在芯片人才方面也比较匮乏,数据显示,2020年我国直接从事集成电路产业的人员约54.1万人,同比增长5.7%,整体来看,集成电路仍存在20多万人才缺口。

目前来看,掌握独立自主的28nm技术是整个中国芯片产业亟需攻克的核心目标,在此基础上,需要建立生产线,以提高良品率,从而实现产能爬坡。据统计,2021年共新增28个晶圆厂建设项目,新计划资金总额达到260亿美元。

以中芯国际为例,其进一步加强与地方政府的合作关系,以建设更多的合资工厂;与此同时,在政府的激励措施支持下,晶圆制造初创企业在后端制造领域不断涌现。

种种迹象表明国内对芯片产业寄予厚望,未来芯片销售额将持续增长,尽管在先进制程代工生产、设备和材料等方面还有很长的路要走,但随着投入的加大,未来几年中国与国际的差距将有效缩小。
 

总结
 

百年冬奥,科技相伴。2022北京冬奥会上智慧产品呈现出的科技人文交融之美,尽显中国科技实力,同时在芯片技术被卡脖子的局势下,为国内芯片产业发展注入了强心剂,并推动交通、通信等多领域技术的不断革新。