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智能化可重構(gòu) SoC 平臺(tái)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 復(fù)旦微電    2023-04-29

1、項(xiàng)目基本情況

本項(xiàng)目擬開發(fā)新一代智能化可重構(gòu) SoC 技術(shù)平臺(tái)和智能通信芯片 RFSoC。面向現(xiàn)場(chǎng)感知等邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)智能座艙、智能通信、工業(yè)控制等行業(yè) 領(lǐng)域，提供高性能、低功耗、高安全性的產(chǎn)品系列。智能通信芯片 RFSoC 采用1xnm 先進(jìn)制程，單芯片實(shí)現(xiàn)射頻直采、信號(hào)處理、AI 加速等功能，針對(duì) 5G 小基站、智能通信等行業(yè)領(lǐng)域，提供低功耗、高性能、高集成度、高安全性、高可 靠性的產(chǎn)品系列。

項(xiàng)目建成后，將推出具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的國產(chǎn)可重構(gòu) SoC 芯片， 全面提升新一代邊緣計(jì)算芯片的整體性能，緊密跟隨國際智能可重構(gòu)技術(shù)的領(lǐng)先 水平，滿足邊緣計(jì)算和智能通信對(duì)高性能、高集成度 AI 芯片的市場(chǎng)需求，進(jìn)一 步提高公司的市場(chǎng)地位和綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

2、項(xiàng)目實(shí)施背景及必要性

（1）邊緣智能技術(shù)受現(xiàn)場(chǎng)感知需求驅(qū)動(dòng)提升性能

邊緣計(jì)算芯片主要用于邊緣端的現(xiàn)場(chǎng)感知，各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求差異性較大， 對(duì) AI 芯片的算力、帶寬、功耗、時(shí)延、安全性等要求持續(xù)提升。隨著人工智能應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，定位于數(shù)據(jù)中心等云端的人工智能應(yīng)用普遍存在著功耗高、實(shí)時(shí)性低、帶寬不足、數(shù)據(jù)傳輸安全性較低等問題。隨著云邊端協(xié)同、邊緣計(jì)算、 多設(shè)備協(xié)作等泛在協(xié)同體系的擴(kuò)大，邊緣端計(jì)算部署將不斷得到加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)邊緣緣計(jì)算的兩個(gè)典型場(chǎng)景。汽車廠商通過提升算力、多傳感器融合等硬件配置，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法迭代，推動(dòng)智能駕駛向高階發(fā)展。

為了應(yīng)對(duì)城區(qū)復(fù)雜行駛場(chǎng)景和保障車輛行駛的安全性，攝像模組、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器多維融合，采用模糊推理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)決策算法，基于智能化芯片實(shí)現(xiàn)算法方案落地，在邊緣端進(jìn)行智能化運(yùn)算將結(jié)果輸出給決策系統(tǒng)。

工業(yè)控制主要通過 PLC 實(shí)施控制系統(tǒng)的智能化迭代。近年來，全球領(lǐng)先自動(dòng)化廠商基于已有 PLC 系統(tǒng)的擴(kuò)展總線集成人工智能模塊，推動(dòng) PLC 向高性能異構(gòu)化硬件和統(tǒng)一開放化軟件的方向發(fā)展，深度支持復(fù)雜邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、圖像處理、人工智能等融合應(yīng)用。

人工智能模塊對(duì)不同的復(fù)雜工況進(jìn)行識(shí)別和分類，超高速、高精度地檢測(cè)出系統(tǒng)的瞬態(tài)變化，提高控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和處理能力，及時(shí)預(yù)測(cè)設(shè)備的故障和維護(hù)需求。智能可重構(gòu) SoC 芯片單芯片集成高性能處理器、可編程邏輯陣列以及 AI 加速單元，并將不同的任務(wù)分配給不同的核心，讓每個(gè)核心處理自己擅長的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算端系統(tǒng)控制、算法快速迭代以及 AI 加速等功能，可為智能駕駛領(lǐng)域算法實(shí)現(xiàn)以及工業(yè)控制領(lǐng)域智能化發(fā)展提供單芯片自適應(yīng)異構(gòu)計(jì)算及智能化控制解決方案。

（2）智能通信技術(shù)向“軟件無線電”方向發(fā)展

智能通信芯片 RFSoC 通過單芯片實(shí)現(xiàn)射頻直采、信號(hào)處理、AI加速等功能，簡(jiǎn)化了射頻前端的電路設(shè)計(jì)，提高了信號(hào)完整性和通信質(zhì)量，降低了系統(tǒng)的體積、功耗和成本。在半導(dǎo)體發(fā)展初期，射頻、數(shù)字、模擬使用不同工藝分別制造。

1992年 5 月，美國 MITRE 機(jī)構(gòu)的 Jeseph Mitola 在美國通信系統(tǒng)會(huì)議上首次提出了“軟件無線電”概念，核心思想是將模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換更靠近天線，盡可能減少收發(fā)鏈路中的模擬電路，使大部分信號(hào)處理在軟件化、可重構(gòu)的硬件平臺(tái)中完成，實(shí)現(xiàn)通信、干擾、感知、網(wǎng)絡(luò)攻擊等功能。移動(dòng)通信自二十世紀(jì)八十年代誕生以來，已成為連接人類社會(huì)的基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)。相比于 4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)頻率高、通信頻段多、易于被干擾，而且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍然在不斷演化，頻段管理的難度和成本大幅上升。

由于高頻信號(hào)的傳輸損耗要遠(yuǎn)大于低頻信號(hào)，因此 5G 網(wǎng)絡(luò)需要將射頻前端從基站向天線端前移，盡可能減少天線與射頻電路饋線帶來的損耗。RFSoC 實(shí)現(xiàn)了射頻直采，不需要混頻器、高速模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等器件組成的電路

和饋線，極大降低了射頻前端帶來的損耗、延時(shí)、干擾和功耗。除了射頻直采單元，RFSoC 還集成可編程邏輯、數(shù)字信號(hào)處理器、AI 加速器、安全管理單元等資源，利用低時(shí)延 AI 推斷，從軟硬件兩個(gè)層面支持系統(tǒng)工作負(fù)載的動(dòng)態(tài)適應(yīng)，為 5G、6G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供智能化的單芯片自適應(yīng)異構(gòu)計(jì)算解決方案。

（3）3D 感知和 5G 小基站市場(chǎng)需求高速增長

隨著人工智能應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，邊緣計(jì)算和智能通信市場(chǎng)，對(duì)高性能、高集成度的 AI 芯片的市場(chǎng)需求快速增長。邊緣計(jì)算距離實(shí)體設(shè)備較近，能夠充分滿足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)隱私和安全性高的要求。根據(jù)中國信息通信研究院數(shù)據(jù)，2021 年中國邊緣計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模為 436 億元，預(yù)計(jì)到 2024 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1804億元。

3D 成像和感知是邊緣智能的典型應(yīng)用，正在從消費(fèi)電子向智能駕駛、工業(yè)控制等領(lǐng)域擴(kuò)展。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，2022 年全球 3D 成像和感知市場(chǎng)規(guī)模為 82億美元，預(yù)計(jì) 2028 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 172 億美元，年均復(fù)合增長率為 13.2%，其中汽車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域增速分別為 38.5%和 13.6%。

智能通信將優(yōu)先用于 5G小基站市場(chǎng)。全球 5G 網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，領(lǐng)先國家已初步完成第一批 5G 商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。根據(jù) TD 聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2022 年全球 5G 基站部署總量超過 364 萬個(gè)，同比增長 72%，全球 5G 連接用戶總數(shù)超過 10.1 億，5G 滲透率達(dá)到 12%。

中國 5G 應(yīng)用進(jìn)入規(guī)模復(fù)制關(guān)鍵期，部署小基站實(shí)現(xiàn)深度、密集的高頻段覆蓋是下一階段重點(diǎn)。根據(jù) Dell'Oro Group 預(yù)測(cè)，2025 年全球小基站市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 250 億美元，出貨量將達(dá)到 190 萬站。

3、項(xiàng)目實(shí)施可行性

公司致力于異構(gòu)融合可編程器件的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，已成功突破了多項(xiàng)異構(gòu)融合關(guān)鍵技術(shù)，在 PSoC 領(lǐng)域形成了明顯的技術(shù)集群優(yōu)勢(shì)。公司 PSoC 產(chǎn)品也已成功量產(chǎn)，在多個(gè)客戶處取得了批量應(yīng)用，已形成 PSoC 產(chǎn)品系列，具備全流程自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) PSoC 配套 EDA 工具。

公司在 28nm 工藝制程上已形成豐富的PSoC 產(chǎn)品譜系，其系列產(chǎn)品已在通信領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域及高可靠領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，為智能可重構(gòu) SoC 產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

4、項(xiàng)目的投資概算及實(shí)施主體

本項(xiàng)目建設(shè)期四年，項(xiàng)目總投資 64,330.00 萬元，擬使用募集資金 63,330.00萬元。項(xiàng)目實(shí)施主體為上海復(fù)旦微電子集團(tuán)股份有限公司。

5、項(xiàng)目涉及的政府報(bào)批情況

截至本報(bào)告出具日，本項(xiàng)目的相關(guān)報(bào)批事項(xiàng)正在辦理中。

此報(bào)告為公開摘取部分，需定制化編制政府立項(xiàng)、銀行貸款、投資決策等用途可行性研究報(bào)告咨詢思瀚產(chǎn)業(yè)研究院。