徐鯤鵬：以“鑄造工業最強芯”為使命，做世界一流的工業芯片企業

　　國網智芯公司徐鯤鵬表示：智芯公司在國家電網公司的領導和支持下，業務范圍跨越了能源和電子行業。談到未來發展目標，徐總表示，智芯公司未來的發展目標是一個復合性的。首先，智芯公司業務范圍將不僅局限于電力行業，而是要向整個工業行業拓展，全產業鏈的布局。致力于“鑄造工業最強芯”，為新型電力系統建設保駕護航。其次，智芯公司致力于成為世界一流的工業芯片企業。盡管目前智芯公司和世界優秀的行業領軍企業仍存在一定的差距，但我們將通過建立自己的生產線和全產業鏈布局的方式，努力縮小與這些企業的差距，建設世界一流的工業芯片企業。

　　9月10日上午，北京智芯微電子科技有限公司市場總監兼載波通信事業部總經理徐鯤鵬出席2023能源電子產業(信息通信)創新發展論壇，并發表了《自主芯片為新型電力系統建設保駕護航》的主題演講，中國科技新聞網針對徐總的演講進行了專訪。

　　據悉，智芯公司作為國家電網公司在芯片領域的戰略性新興產業單位，連續九年被評為“中國十大集成電路設計企業”，近三年穩居第三。

　　能源轉型階段，自主、可靠、安全是電力芯片面臨的挑戰與突破

　　徐總提到，在“碳達峰碳中和”背景下，我國正處于能源轉型的關鍵階段，從傳統的火力發電轉變成以風電、光伏等新能源發電為主體，集中式與分布式并存，源網荷儲高效協同互動，多能互補的綜合性新型電力系統。

　　與傳統電力系統相比，新型電力系統中用戶角色發生了變化，既是電力消費者也是電力生產者。這種變化對于電力系統的可觀、可測、可控帶來了新的挑戰。為了應對這些挑戰，需要應用更高性能、更安全、更可靠的自主芯片來提高對新型電力系統的感知、預測和調節能力。

　　芯片作為電網各類智能設備的基礎器件，將能源技術與電子信息技術相融合，是實現新型電力系統數字化轉型的關鍵技術載體。通過將芯片技術與能源技術相結合，可以實現電力系統的數字化轉型，推動新型電力系統的智能化發展。

　　1.自主性

　　徐總在專訪中提到了我國電網領域所面臨的一些挑戰。我國擁有全球最大、最復雜的電網，作為保障電網安全穩定運行的電力設備，我們的核心芯片長期受制于國外。國外廠商通過特有的芯片內核、芯片架構以及操作系統的技術專利，形成了一定程度的專利壁壘，一旦國外芯片供應出現問題或斷供，將嚴重威脅到電網的安全穩定運行。

　　在2010年以前，由于我國電力設備中所用的芯片90%以上依賴國外進口，高端的芯片主要來自歐美企業，中低端的芯片主要來自日韓企業，這給我國電力行業帶來了信息安全、價格高昂、供貨不及時等一系列問題。在這種情況下，電力芯片的第一個關鍵技術自主性受到了嚴重的沖擊。

　　針對自主性受阻問題，智芯公司在芯片內核架構以及操作系統層面進行了大量的自主研發。在芯片內核層面，在開源的RISC-V的基礎上，自主研發出高安全、高實時、高可靠的電力全自主芯片內核及相關的產品，通過了南徳功能安全認證和賽迪研究院的源碼自主認證。

　　在芯片架構方面，智芯公司也開發了一系列基于電力業務模型的平臺架構，如多核異構的芯片架構，在操作系統層面研發出了系列化“樞紐”嵌入式操作系統，該操作系統的內核代碼和組件代碼通過了賽迪研究院的自主認證。

　　2.可靠性

　　徐總提到的電力芯片面臨的第二個棘手的問題是可靠性。電力行業對電力芯片的可靠性要求非常高，要求在7×24小時不間斷的使用15年以上，并且不能出現任何故障。電力芯片需要應對各種惡劣的工作環境，例如極寒、極熱、高濕、高鹽霧和強電磁干擾等，這些環境因素會對芯片的性能和穩定性產生負面影響，因此必須確保芯片的可靠性。

　　提高芯片的可靠性并不僅僅依賴于芯片設計，還需要從整個產業鏈的角度出發，智芯公司從芯片設計、流片以及封裝等全產業鏈各環節進行技術改進。

　　在芯片設計環節，針對寬溫區的需求，智芯公司通過熱電仿真聯合設計，進行局部熱電平衡，避免過熱區域集中。同時，增加監測電路，一旦超過溫度閾值，即通過軟硬件協同的措施來降低芯片功耗，以達到降溫的目的。針對強電磁的環境，智芯公司研制出了瞬態脈沖檢測電路，有效偵測電磁干擾信號。同時，開發了多級泄放電路和電磁噪聲回消電路，可對電磁信號進行快速泄放和消除。

　　在流片環節，智芯公司開展特色器件結構及工藝設計。針對強電磁，通過在器件功能區外側增加三道環形溝槽隔離環，形成全包覆屏蔽結構，有效阻擋外部的電磁干擾進入器件內部。針對過電應力，通過結構尖角墊氧化層修復技術，平滑了尖端電場分布，有效提升了抗經時過電應力能力。

　　在封裝環節，智芯公司研制出具有多重界面反射、吸收特性的Fe/Si磁納米材料，將外部電磁干擾的強度衰減至10%以下;針對電力用的無線通信芯片，我們開發出多頻點阻抗匹配的選頻諧振結構，這個結構對需要同外部通信的信號鏈路進行信號增強，對不需要同外部通信的信號鏈路進行了有效的電磁屏蔽，可大幅提升芯片的抗電磁能力。

　　3.安全性

　　徐總介紹到，隨著我國新型電力系統建設的推進，電力智能終端的數量愈發龐大，分布愈發廣泛，針對電力芯片的攻擊方式也變得越來越復雜和多樣化，如代數攻擊、故障注入攻擊、信號提取攻擊、側信道攻擊、FIB攻擊等，這些攻擊方式會對電力芯片的安全性和穩定性造成極大的威脅，因此提高電力芯片的安全性變得刻不容緩。

　　智芯公司在安全關鍵技術方面所做的研究，主要是包括算法層面和硬件電路層面。在算法層面，智芯公司研究了國內外分組、序列、公鑰、哈希算法共30多種的密碼算法，形成了高速、低功耗、高安全的核心技術，建立了各種電力芯片物理泄露信息模型，突破了主動防護屏蔽層的相關技術，構建全通路芯片安全防護體系，廣泛應用于各類電力安全芯片中，達到國密安全的最高等級，并通過國際頂級安全實驗室Brightsight預檢測。

　　智芯公司在芯片設計方面的成果

　　智芯公司在芯片設計方面的造詣遠不僅如此，智芯公司通過十三年的努力，在國網公司的統籌指導下，聯合國內主流的終端廠商，梳理了電網各環節應用到的典型設備及關鍵的芯片，所需產品總計達到了1000多款芯片。

　　智芯公司在工業芯片可靠性提升、高可靠定制化工藝、高精度模型、自主CPU內核和操作系統等領域取得了一系列重大突破，成功開發出“安全、主控、通信、傳感、射頻識別、模擬、人工智能、存儲”8大類270余款工業芯片產品，廣泛的應用于電力系統發輸變配用及調度的各個環節，也推廣到了能源電子、軌道交通、石油石化等工業領域，業務范圍覆蓋全國32個省市、自治區和海外的100多個國家。(那珊