美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统及中国“北斗”。
截止到2020年,美国投入使用的GPS组网卫星达到了24颗,另有4颗是备用卫星,所以美国的定位系统卫星总数达到了28颗。这些卫星都是中地卫星,分布在20200千米高的平面上,它们以组网的模式在地球上空展开,保证了地标可视范围内的“全覆盖”。根据美国官方的数据显示,这些卫星目前的精确度在10米左右,美国方面正在进行技术改良,希望能够在不久的将来精确到1米。
而凭借着前苏联“美苏争锋”时期的发展成果,俄罗斯也依靠着雄厚的底气在全球导航系统争霸中占有一席之位。1993年,俄罗斯凭借着苏联解体之后留下的尖端航天技术,大胆地提出了“格洛纳斯”卫星导航系统的架设蓝图,后来在投入约30多亿美元的情况下,仅仅不到三年时间,就完成了“格洛纳斯”导航系统的组网工作。可以说,俄罗斯的效率是相当高,但技术含量上,和美国的GPS以及中国的北斗系列还是存在着一定差距的。
除了俄罗斯和美国外,西方还有一个卫星导航系统叫“伽利略”。“伽利略”不属于单个国家,而是属于众多的欧洲国家。由于欧洲各国技术、经济、政治相对分散,没有国家有能力独立架设一个卫星导航系统,于是包括法国、德国在内的欧洲大国就提出了联合研发“伽利略”卫星导航系统的设想,但后期同样由于各国的利益均分不妥,导致了项目出现了众多的搁置问题。
扩展资料:
虽然是两个国家各自建立的不同的导航系统,但俄罗斯的导航系统和美国的GPS还是有很多的相似点,比如在运行卫星数量上,俄罗斯也是24个,其整体的工作和精度等等都类似于GPS。不过,有一个很大的不同之处是,俄罗斯的导航卫星是分布在3个轨道平面上的。而且,俄罗斯的导航卫星寿命很短、技术不稳定,因此俄罗斯的备用卫星也比较多,所以即便在系统建成之后,俄罗斯也没能动摇美国GPS的权威地位。
直到中国北斗导航系统的出现,美国GPS定位系统的全球垄断地位才开始被动摇。中国“北斗”导航系统和美国GPS有很大的不同,依靠着“后发先至”的时代优势,中国的科学家和决策者采用了最新的技术和空间理念,让北斗卫星导航系统在很多技术问题上一举超越了GPS。我国的北斗导航的卫星系统整体还在完善中,到2020年,将有35颗导航卫星同时工作,届时不管是精度还是核心质量上,都将整体超越美国的GPS,从而改写美国在这一领域长达数十年的垄断历史。
参考资料:
市场需求的骤增也是四维图新布局这一业务的直接动力。随着5G时代的到来,在智慧城市、物联网、自动驾驶、共享出行等应用领域,高精度定位开始成为技术竞争的核心。作为成立于2002年的导航地图巨头,四维图新早有高精度定位布局,但一直同其他服务打包在一起,没有独立运营。顺应需求,2016年,四维图新成立了高精度定位项目组,2018年将其孵化分拆成六分 科技 。
据悉,2019年以来,六分 科技 已获得了多轮战略投资,包括中国电信、腾讯在内的多家知名企业,累计融资金额超过27亿元,在融到钱后,六分 科技 的业务得以加速落地。
此前,六分 科技 已就高精度定位与多家合作伙伴进行了测试合作,此次产品的发布意味着其高精定位的订单正式落地。此外,对应的基础建设也在推动,基于我国北斗卫星导航定位系统,六分 科技 计划今年在全国组建完成2200+参考站。
对于高精度定位的应用市场,六分 科技 副总经理王平在发布会上表示,可以定义为新兴市场、消费市场和传统市场三大类。其中,新兴市场主要包括智能驾驶、无人机、智慧城市;消费市场主要包括共享出行、网约车手机定位;传统市场包括测量、测绘、驾考驾培等。其中,具备万亿级成长空间的新兴市场被认为是六分 科技 瞄准的主要市场,尤其是智能驾驶领域。
作为六分 科技 的第一大股东,2017年四维图新提出了“智能 汽车 大脑”的顶层战略,并且确立了数字地图、智能网联、位置大数据、自动驾驶和 汽车 电子芯片的五大业务布局,高精度定位则是这一全新战略的重要支撑点。作为国内的图商巨头,四维图新在早期就和多家车企建立了合作基础,其车联网业务也拥揽了一批客户,这些都将助力其高精度定位业务的市场化。
而从股权结构来看,六分 科技 也是腾讯布局自动驾驶的重要一环。启信宝数据显示,腾讯旗下的林芝腾讯 科技 有限公司对六分 科技 持股952%,是第四大股东,此外腾讯也是四维图新的第二大股东。早在2016年9月,腾讯就成立了自动驾驶实验室,依托在自身云服务平台、仿真系统、高精度地图所具有的优势,为车企提供自动驾驶软件和服务。
作为腾讯的“老对手”,阿里也早在2015年开始多层布局自动驾驶,两个各有千秋。在关键的高精度定位领域,阿里则比腾讯抢先一步。2015年,阿里和中国兵器工业集团共同发起成立了千寻位置,这家公司在2019年10月完成10亿元人民币的A轮融资,目前在全国已有超过2500个地基增强站,据其高层透露,今年将有六款搭载其产品的车型量产上市。
千寻位置被认为是六分 科技 面临的最直接竞争对手,后者产品的上市从更高维度来看,则是腾讯在高精度定位领域向阿里发起进攻,双方自动驾驶领域战事的升级。在这场比赛中,尽管技术和投资方实力被认为相差不大,但目前来看,较早入局的千寻位置无论在地基建设还是项目合作经验上都已形成优势,估值也将近六分 科技 的10倍,那么后者能否追回差距?
面对这一巨大的蛋糕,除了千寻位置和六分 科技 之外,进入的玩家还包括通讯行业的中移动、星舆 科技 ,吉利 汽车 投资的时空道宇,以及传统测绘领域的中海达、华测、国网思极神往、合众思壮等。不过,在全国铺地基网的目前主要是千寻位置和六分 科技 两家,四维图新内部人士认为,这主要是由于两者都要做自动驾驶业务。首先,RFID技术已经构成了物联网最关键的技术,投资者可关注目前两市涉及RFID业务的上市公司,如新大陆、远望谷、同方股份、上海贝岭、东信和平、厦门信达、北斗星通、怡亚通以及东方电子等。其次,涉及交通系统方面,从事智能交通方面业务上市公司有川大智胜、亿阳信通等;涉及能源系统方面,从事电力系统软件、设备业务的公司主要有远光软件、东方电子、长城开发等;涉及医疗系统,从事医疗软件支持等方面业务公司主要有长城信息、东软集团等;涉及金融和保险系统方面,从事该方面业务的上市公司有恒生电子、广电运通、御银股份、金证股份、南天信息等。此外,涉及智能建筑的上市公司有泰豪科技、延华智能等。第三,在TD-SCDMA、SIM卡领域,主要涉及东信和平、大唐电信、长电科技、光迅科技等;在传感器、红外感应器领域,投资者关注的主要上市公司有大立科技、华东科技、长电科技等。中国网/中国发展门户网讯RISC-V,即第五代精简指令集,是一种基于精简指令集计算机(RISC)原理的开源指令集架构(ISA),由美国加州大学伯克利分校研究团队于 2010 年设计。相对于 X86 指令集的完全封闭及 ARM 指令集高昂的授权使用费,RISC-V 指令集通过支持自由开放的指令集体系架构及架构扩展以提供软件和硬件自由。RISC-V 的主要优点为完全开源、架构简单、易于移植、模块化设计,以及具有完整的工具链。
处理器芯片是中国半导体产业的软肋,是中国半导体产业面临的“卡脖子”问题。近年来,国内芯片领域学术界和产业界都在积极 探索 实践,力求突破。中国在芯片研发领域的 4 个技术关卡分别为光刻机、电子设计自动化(EDA)软件、晶圆和指令集。由此可见,开源 RISC-V 指令集架构对我国在芯片指令集方面技术破围意义重大。我国有望通过 RISC-V 摆脱国外的指令集垄断,打破技术封锁。
RISC-V 自诞生以来取得了突飞猛进的发展,随着物联网、5G 通信、人工智能等技术的兴起,物联网和嵌入式设备成为 RISC-V 最先落地的领域和最大的应用市场。各国研究机构及企业纷纷加入研究和开发行列,RISC-V 不仅打破了现有指令集架构环境下英国 ARM 公司和美国Intel公司的两强垄断格局,而且建立了一个开放的生态及框架来推动全球合作和创新。
主要国家战略举措及特点
美国强调 RISC-V 指令集在智能装备芯片领域的战略应用。2017 年 6 月,美国国防高级研究计划局(DARPA)启动“电子复兴计划”(Electronics Resurgence Initiative),该计划旨在解决半导体制程瓶颈以应对半导体产业快速发展的挑战。“电子复兴计划”连续多年对 RISC-V 指令集的研究和产业化应用给予专项支持。其中,实现更快速集成电路项目、Posh 开源硬件项目和电子资产的智能设计项目明确指明需要基于 RISC-V 指令集进行开发。2021 年 3 月,SciFive 公司与 DARPA 达成开放许可协议授权,SciFive 加入“DARPA 工具箱计划”(DARPA Toolbox Initiative)为 DARPA 项目参与者提供基于 RISC-V 的32 位和 64 位内核访问,以支持 DARPA 项目中应用程序和嵌入式应用的研发。
欧盟注重 RISC-V 与高性能计算的结合。2018 年 12 月,欧盟推出“欧洲处理器计划”(European Processor Initiative),拟开发面向欧洲市场的自主可控低功耗微处理器,降低欧洲超级计算行业对外国 科技 公司的依赖。其中,“欧洲处理器加速”(European Processor Accelerator)项目作为该计划的重要组成部分,其核心是采用免费和开源的 RISC-V 指令集架构,用于在欧洲境内开发和生产高性能芯片。2021 年 9 月,该项目的最新成果是交付了 143 个欧洲处理器加速芯片样本,这些加速芯片专为高性能计算(HPC)应用程序设计。此外,2021 年 1 月开始的 Euro HPC eProcessor 项目旨在基于 RISC-V 指令集体系架构构建一个完全开源的欧洲全堆栈生态系统以适用于 HPC 和嵌入式应用。
印度将 RISC-V 指令集定位为国家事实指令集。2011 年,印度开始实施处理器战略计划,每年资助 2—3 个处理器研究项目。该计划下的 SHAKTI 处理器项目旨在开发第一个印度本土的工业级处理器;其目标是研制 6 款基于 RISC-V 指令集的开源处理器核,其中涵盖了 32 位单核微控制器、64 核 64 位高性能处理器和安全处理器等。2016 年 1 月,印度电子信息技术部资助 4 500 万美元研制一款基于 RISC-V 指令集的 2 GHz 四核处理器。2017 年,印度政府表示将大力资助基于 RISC-V 的处理器项目,使 RISC-V 成为印度的国家事实指令集。2020 年 8 月,印度政府在全国发起“微处理器挑战”(Microprocessor Challenge)项目,以推动 RISC-V 微处理器的自主研发,提高国家的半导体设计和制造能力。
以色列、巴基斯坦、俄罗斯寻求多元化指令集架构共同发展。2017 年,以色列国家创新局成立 GenPro 工作组,旨在开发基于 RISC-V 的快速、高效且独立的处理平台。2019 年,巴基斯坦政府宣布将 RISC-V 列为国家级“首选架构”(preferred architecture)。2021 年,俄罗斯公布了一项以 RISC-V 部件为中心的国家数字化计划,该计划基于俄罗斯自研 Elbrus 芯片进行 RISC-V 部件扩展研究。
中国试图通过 RISC-V 打破芯片领域技术封锁。2021 年,在《中华人民共和国国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中,我国首次明确将“开源”列入五年发展规划;“十四五”期间,将支持数字技术开源社区等创新联合体发展,完善开源知识产权和法律体系,鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务。同时,各级政府也积极布局 RISC-V 架构芯片。2018 年 7 月,上海市经济和信息化委员会发布的《上海市经济信息化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》将 RISC-V 相关产业列入政府产业扶持对象,而从事 RISC-V 架构相关设计和开发的公司将获得政策倾斜。2020 年 2 月,广东省人民政府办公厅印发的《加快半导体及集成电路产业发展若干意见的通知》中明确将 RISC-V 芯片设计列入广东省重点发展方向。2021 年 11 月,北京市委市政府印发《北京市“十四五”时期国际 科技 创新中心建设规划》,明确指出要研发基于 RISC-V 的区块链专用加速芯片,进一步提高芯片集成度,提高大规模区块链算法性能。
我国 RISC-V 架构芯片领域的重要研究方向态势与热点
学术界和产业界日益重视 RISC-V 的安全体系结构设计及验证。处理器安全对设备隐私信息的保护至关重要;设计 RISC-V 安全处理器及安全验证是 RISC-V 领域乃至体系结构领域的研究热点。特权模式和物理内存保护是安全嵌入式处理器的必备特性,RISC-V 指令集架构也采用特权模式来保障处理器的安全;同时,该架构提供了物理内存保护单元(PMP)实现内存访问控制以保证内存安全。其中,北京信息 科技 大学和清华大学微电子学研究所焦芃源等以一款 32 位 RISC-V 安全处理器为研究对象,通过异常处理程序对处理器状态、异常信息进行观测,提出了一套 RISC-V 特权模式和物理内存保护功能的测试方案;天津大学微电子学院刘强等设计了一种抗功耗分析攻击的 RISC-V 处理器的实现方法;上海交通大学并行与分布式系统研究所开发了基于 RISC-V 架构的全新可信执行环境“蓬莱”。同时,产业界许多公司以扩展硬件 IP 模块的方式推出安全解决方案,包括加密库、信任根、安全库等。
深耕物联网等新兴领域,特定领域专用 RISC-V 芯片蓬勃发展。当前,X86 和 ARM 两大指令集分别主宰了服务器+个人电脑(PC)和嵌入式移动设备;同时,物联网(IoT)、智联网(AIoT)等应用领域正在为 RISC-V 的发展提供新的机遇。RISC-V 架构能为物联网行业带来显著的灵活性和成本优势,同时也能推动异构计算系统的快速发展,因而能够适应智能物联网时代下的大容量万亿设备互联,场景丰富及碎片化和多样化需求。RISC-V 在加速和专用处理器领域,主要应用包括航天器的宇航芯片设计,面向物联网的智能芯片,面向安全的芯片,用作服务器上的主板管理控制器,以及图形处理器(GPU)和硬盘内部的控制器等。学术界,如中国科学院计算技术研究所(以下简称“计算所”)泛在计算团队,开展了基于 RISC-V 核心的轻量级神经网络处理器的研究, 探索 了 RISC-V 内核在物联网设备中的应用;上海市北斗导航与位置服务重点实验室则开展了基于 RISC-V 指令集的基带处理器扩展研究项目。而产业界则在控制领域与物联网领域涌现出大量的基于 RISC-V 的产品和应用案例。例如,阿里平头哥半导体有限公司的开源玄铁 RISC-V 系列处理器已应用于微控制器、工业控制、智能家电、智能电网、图像处理、人工智能、多媒体和 汽车 电子等领域。
寻求突破物联网生态, 探索 进入服务器、高性能处理器领域。目前,RISC-V 的研究及应用领域主要集中在以物联网为基础的工业控制、智能电网等多场景。但 RISC-V 因其本身低功耗、低成本特性,具备进入服务器、高性能领域的潜力。服务器定制化及 HPC 对加速和异构平台的需求增加,为 RISC-V 进入服务器和 HPC 领域提供了机会。计算所包云岗提出产业界可利用 AMD 公司的 Chiplet(小芯片)方式将中央处理器(CPU)、加速、输入/输出(I/O)放在不同晶圆上,其中 CPU 部分使用 RISC-V 架构,用 Chiplet 方式组成一个服务器芯片,以进入服务器市场。2021 年 6 月,计算所包云岗团队推出“香山”开源高性能 RISC-V 处理器核。它第一版架构代号“雁栖湖”,基于 28 nm 工艺流片。这标志着在计算所、鹏城实验室的技术支持下,国内发起的高性能 RISC-V 处理器开源项目正式诞生。
我国发展 RISC-Ⅴ 架构芯片的问题与建议
适当聚焦 RISC-V 架构,加快发展中国芯片产业体系。目前,国内处理器产业及科研领域所采用的指令集包罗万象,学术界和产业界基于 ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86 等多种指令集进行了扩展。但多样化的指令集必然会分散基础软件开发力量,导致编译、 *** 作系统等基础软件开发者由于精力有限而无法兼顾多种指令集的优化,延缓自主生态的建设。近几年,随着 RISC-V 基金会从美国迁至瑞士,其治理架构发生重大变化,我国科研机构和企业在 RISC-V 基金会理事会高级别会员的比例显著提高。我国在 RISC-V 生态中的影响力日益增长,这为我国芯片产业的发展提供了新的机遇,以及开发新赛道的可能性。建议:我国在目前暂无成熟自主指令集架构的情况下,应抓住开源 RISC-V 架构兴起的机遇,调整芯片领域技术路线和产业政策,适当聚焦 RISC-V 架构,加快发展中国芯片产业体系。
促进 RISC-V 在处理器教育领域的应用,培育芯片设计人才。芯片领域的创新门槛高、投入大,严重阻碍了领域创新研究。芯片设计及制造的多个环节都需要巨额的资金与大量的人力投入。这种高门槛导致人才储备不足,因此如何能够降低芯片设计门槛成为亟待解决的问题。RISC-V 的开源性降低了创新投入门槛,发展开源芯片/硬件成为中国培育设计人才的新发展模式。2019 年 8 月,中国科学院大学启动了“一生一芯”计划,其目标是通过让本科生设计处理器芯片并完成流片,培养具有扎实理论与实践经验的处理器芯片设计人才。该计划是国内首次以流片为目标的教育计划,由 5 位 2016 级本科生主导完成一款 64 位 RISC-V 处理器 SoC 芯片设计并实现流片。事实上,学生是 RISC-V 整个生态建设中不可或缺的力量;包括上海 科技 大学在内的许多国内院校都在与企业一同培养人才,通过课程作业设计与企业研发相关联,将企业最新的技术及时引入课堂,充分发挥开源化的优势。建议:国家教育管理机构应当积极推进 RISC-V 产学相结合的发展模式,培育更多芯片设计人才。
(《中国科学院院刊》供稿)
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)