国网|「芯观点」剑指“卡脖子”技术，南网、国网“南征北战”( 四 )

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南网伏羲芯片
经过数年研发积累，南网逐渐掌握了电力主控芯片的相关技术。因此，2017年，国家将重点科技项目“电力系统终端嵌入式组件和控制单元安全防护技术”交由南网，以创建电力终端主动免疫和安全自主可控体系。
此后，针对主控芯片“卡脖子”问题，南网基于国产自主CPU内核和境内代工封测技术，统筹各方资源、集中科研力量，先后投入约两百人及上亿元资金，重点攻关伏羲等系列芯片。
据了解，伏羲芯片采用C-sky国产指令集，玄铁系列国产内核作为计算核心，同时适配国产实时操作系统SylixOS以及Linux开源操作系统，可支持AMP、SMP等多种运行模式。
值得一提的是，国产玄铁内核及C- sky指令集目前均隶属于阿里平头哥半导体。
无疑，芯片设计研发是一项非常耗时费力的工程。多年来，在夜以继日、“连轴”运转的艰苦奋斗下，南网研发团队才得以攻克一个又一个难关。
比如为了同时满足工控系统快速性和灵活性的要求，伏羲芯片采用了高难度的异构系统架构，即在一块芯片上既要完成微秒级的实时信号处理，也要完成毫秒级的管理信号处理，以实现实时调度的“龟兔协同”。
自2019年起，南网在电网控制保护、自动化、新能源等多个关键场景对伏羲进行验证及应用，均表现良好。到了2021年2月，南网正式宣布：伏羲实现量产，并成为首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片。
这意味着伏羲芯片将不会受到外国技术限制，同时标志着我国电力主控芯片由“进口通用”迈向“自主专用”。自此，我国电力工控技术的发展乃至国家电力能源和信息安全均获得了重要的基本保障。
而伏羲芯片之所以有如此“功效”，是因为在可控、专用及性能等方面具有独特优势。
首先，在可控方面，从核心知识产权到芯片设计、流片、封装、测试全链条境内自主可控，伏羲芯片最大限度保障了电网关键核心元器件供应链安全、稳定。

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其次，在专用方面，伏羲芯片立足电力工控领域实时、安全、智能等计算需求，从芯片架构、资源、算法等方面开展场景化定制设计，同时从元件级实现对电网数字化、网络化、电力电子化等发展需求的支撑。
另外，在性能上，通过Benchmark基准测试以及场景专项测试进行比较，伏羲芯片在整型、浮点运算以及融合业务的实时性计算等方面，相较进口芯片具有1.3到1.9倍的性能优势，而功耗与竞品基本实现持平。
至于颇受关注的应对网络攻击能力，伏羲芯片也具有两方面优点：采用国产内核，有效避免了进口器件、进口IP可能隐藏的“攻击后门”；采用非开源的国产指令架构，从而形成“黑盒”，受攻击难度较大。
目前，伴随着产能提升，伏羲芯片已应用于继电保护、变电站自动化、配网自动化、计量自动化、边缘计算、新能源等领域，后续将形成规模应用的全系列产品，并逐步提升自主芯片在电网场景的覆盖率。
当然，除了主控芯片外，南网还同时在安全、射频识别、传感、边缘计算、人工智能等多领域开展布局，形成面向电力系统多应用场景的“芯片-模组-智能装置”整体解决方案。
在未来发展战略上，南网已将“电力系统自主专用芯片” 纳入公司 “十四五”10大重点研发方向和8大产业链方向之一。而伏羲芯片必将是南网打造自主电力芯片产业，构建稳定、安全、可靠电网版图的重大起点。
国产电力芯片“稳了”？