同芯创造，智造未来丨从概念走向落地，工业物联网助力“智造”升级

6月29日，由南京市人民政府与未来论坛共同主办，中国国际贸易促进委员会南京市分会、南京经济技术开发区管理委员会、南京市国际商会承办的 “2019未来论坛·南京峰会”正式 开幕，本次峰会的主题为 “同行･共创” 。

在开幕式上，南京市人民政府副市长胡洪，红杉资本中国基金合伙人、未来论坛理事周逵作为主办方代表分别对所有参会嘉宾表达了欢迎与感谢。南京经济技术开发区管委会副主任沈吟龙对人工智能产业新地标“中国(南京)智谷”的打造作出重点介绍。

在随后的大会主旨演讲环节上，浙江大学求是特聘教授、浙江大学医学院附属第一医院双聘教授、浙江大学应用数学研究所所长、浙江大学理学部图像处理研发中心主任、大数据算法与分析技术国家工程实验室杭州创新中心主任 孔德兴 ，元禾华创投委会主席、未来论坛理事 陈大同 ，英国帝国理工学院教授、中国人工智能产业创新联盟专业委员会主任委员及鲲云 科技 联合创始人及首席科学家、英国计算机学会（BCS）会士、英国皇家工程院院士、美国电子电气工程师协会（IEEE）会士 陆永青 ，地平线创始人兼CEO、未来论坛青年理事 余凯 ，为与会者带来了海内外最前沿的科研信息及成果转化经验。

在上午的论坛上，行业优秀的企业家、科学家与投资人围绕 工业物联网 、 中国芯片 两大热点 科技 领域主题进行了演讲和创新对话。

智能制造是振兴实体经济、加快工业转型升级的重要突破口。我国近年来相继推出一系列智能制造的战略规划，通过工业物联网实现数字化、网络化，能够提升企业的生产效率和产品附加值，缓解生产成本。

上海全应 科技 有限公司董事长兼CEO夏建涛 在“工业互联网技术及其在热电生产智能化中的应用”的主题演讲里带来了在工业互联网时代，关于热电产业化的观点。他认为我国工业主要有两大问题：

上海全应 科技 有限公司董事长兼CEO夏建涛

工业互联网平台出现能够解决上述问题，它对离散制造业来讲重点在于智能化的管理，对流程制造业重点在于工艺的控制。其在工业企业运用中主要有三个场景， 第一是在生产中运用，第二是对企业的数据进行管理和决策优化，第三是实现全产业链的资源优化配置与协同 。夏建涛以热能生产行业为例，分享了工业互联网在产业里如何使用及使用的效果。同时他还提到“海量数据+智能算法+超级算力”会产生超越人智力的智能化系统，将深刻改变人类 社会 。

会后，亿欧新制造频道与夏建涛进行了交流，他表示目前的工业互联网最终是要落实到具体的应用场景，企业采购任何一个设备或是系统，他需要计算投入产出比，需要能够切实地解决现有的问题，“一个工业互联网平台，或者一种技术能否说服客户，取决于你是否能为客户提供切实可计算的价值。”

玄羽 科技 董事长李鸿峰 在主题演讲“AI赋能3C制造”分享了在3C行业的智能制造。玄羽 科技 选择3C制造作为智能制造的一个切入点，是因为看到了3C制造在今天已经面临着 三大困境 ：

玄羽 科技 董事长李鸿峰

当一个产业面临这些困境的时候，就必须考虑通过技术创新和成本优化进行转型升级，这就催生了他们对智能化制造的需求。3C制造行业的特点一是 高度 离散 ，二是 迭代非常快 ，这样的行业优势在于：通过 科技 手段能带来效率提升的价值空间很大。劣势在于：由于其太离散，改造的过程十分困难。在这一背景下，玄羽 科技 最开始选择的路径是以头部企业为主，它的特点是产线基础比较好，理念比较强，可以带动整个行业。

他表示 智能制造 并非是自动化，而是智能化 。在今天的技术上，智能制造一定是算法和算力的结合，通过数据和算法的方式，切入到智能制造，并且带来巨大的价值。

慧联无限首席科学家胡昱 在主题演讲“让产业动能更强劲——数字化产业园区20”中主要分享了工业物联网的工作场景之一“数字化产业园区”的具体应用。

慧联无限首席科学家胡昱

“数字化产业园区”的价值在于利用LPWAN技术帮助园区内管理者提高管理水平和对园区入驻企业提升服务质量，他详细介绍了智慧园区解决方案的架构、平台的概述以及在实际案例中利用数字化运营的方法，并分别概述了解决了来自园区不同角色的痛点问题，希望最终打造一个构建结合园区的开发商、运营商，地方政府还有行业协会综合的融合平台。

工业物联网的核心是信息智能与工业智能的融合。通过采用信息技术，例如物联网、大数据、人工智能、区块链、5G等实现以数据驱动的工业应用的信息化与智能化，进而提高产业效率，创造价值。协合新能源集团执行董事兼CTO、未来论坛青创联盟成员尚笠尚笠作为对话环节的主持人与各位企业领袖、科学家针对发展工业物联网，难度究竟在哪里？即将到来的5G网络时代将怎样推进工业和制造业的数字化变革？从工业自动化向工业智能化升级，产业和企业如何把握新机遇等问题展开了讨论。

科技 创新对话——工业物联网:“智造”升级

慧联无限首席科学家胡昱 认为工业物联网在中国会不断往前走，但是在这个过程中，有一些定数会被打破，包括我们的工业。他认为工业物联网的IT和OT的融合还需从组织架构和战略两方面来进行。另外，从工业物联网技术创新角度看，他认为传感器创新非常重要。

清华大学计算机系长聘副教授、博士生导师李丹 认为，现在工业物联网从概念到落地，已经在是在缓慢增长的阶段，后面会越来越好。这是因为技术上是成熟的，产业的需求也在。另外，他认为IT和OT的结合，本身就会催生出新的技术创新的机会。

玄羽 科技 董事长李鸿峰 认为工业物联网要有一个循序渐进的客观规律。工业物联网IT和OT的融合，就是两化的融合。这种融合依托的是“彼此理解”的融合，信息化的人一定要了解工业上的东西，工业人一定了解信息化的东西，在实际的项目上进行打磨、成长，这样才能在将来真正意义上增加两化人才。他认为工业物联网创新，数据是基础，没有数据就没有依托了，数据从量变到质变，就会衍生出应用的创新。

毕马威中国管理咨询服务主管合伙人刘建刚 认为工业物联网的应用现在不仅仅是一个概念的问题。怎么把概念落为实处？一是要从需求导向；二是战略驱动；三是企业本身的能力建设；四是必须要场景切入；五是生态系统协同的能力。从工业互联网行业发展来讲，要有标准：一是工业互联网接口开放的标准；二是融合后的IT架构的标准。

上海全应 科技 有限公司董事长兼CEO夏建涛 认为工业物联网只有正向、增强性的循环，这个产业才能真正落地。工业物联网要IT、OT深度在一起，认为云+端的创新，对工业物联网技术创新非常重要。

启明创投合伙人叶冠泰 认为，促进工业互联网的发展，非常必要的一点是IT和OT的紧密结合，但更为重要的关键点是缩短打通整个行业的利益链条。

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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）

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