多品類(lèi)芯片拓展成長(zhǎng)空間 為超高清產(chǎn)業(yè)夯基壘臺(tái)

作者：張心怡來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

        在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，芯片往往起到“夯基壘臺(tái)”的作用，支撐并控制著每一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的功能實(shí)現(xiàn)。超高清視頻作為融合采集、制作、傳輸、終端、內(nèi)容、應(yīng)用等多個(gè)節(jié)點(diǎn)的綜合性產(chǎn)業(yè)，需要編解碼、圖像畫(huà)質(zhì)處理、終端主控、采集設(shè)備主控、存儲(chǔ)、顯示驅(qū)動(dòng)、通信等多品類(lèi)芯片的支持。目前，國(guó)內(nèi)4K核心芯片布局初具體系，部分品類(lèi)已經(jīng)面向8K需求推出最新產(chǎn)品。2022 年，我國(guó)超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過(guò)4萬(wàn)億元，相關(guān)部門(mén)、企業(yè)家表示，超高清芯片要打通自身產(chǎn)業(yè)鏈并融入超高清產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以搶占市場(chǎng)先機(jī)。

 更高的分辨率，意味著更先進(jìn)的編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、更大的數(shù)據(jù)處理量以及更高的畫(huà)質(zhì)要求。每一項(xiàng)顯示效果的改進(jìn)，都建立在芯片性能的提升和對(duì)特定功能的支持上。

“隨著分辨率提升，芯片同一時(shí)間處理的數(shù)據(jù)量更多，需要進(jìn)一步提升芯片構(gòu)架的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、算力、高速接口速度及接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。同時(shí)，超高清芯片的技術(shù)升級(jí)，也要滿(mǎn)足更高制程、更小工藝節(jié)點(diǎn)、更低功耗等消費(fèi)類(lèi)核心器件的共性要求。”中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)研究室主任趙燕向《中國(guó)電子報(bào)》指出。

 編解碼是超高清技術(shù)的核心能力。如果沒(méi)有基于編解碼的壓縮和解壓縮技術(shù)，高分辨率的原始視頻將無(wú)法進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。隨著第二代數(shù)字音視頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)AVS2成為4K超高清電視的信源視頻編碼格式，支持AVS2格式的專(zhuān)業(yè)編碼芯片成為產(chǎn)業(yè)剛需。

 國(guó)內(nèi)企業(yè)是AVS的主要參與者。海思推出多款A(yù)VS超高清解碼芯片，廣泛應(yīng)用于機(jī)頂盒廠(chǎng)商和電視廠(chǎng)商，同步銷(xiāo)往歐洲、日、韓等國(guó)家和地區(qū)。國(guó)科微也推出了支持AVS2等標(biāo)準(zhǔn)的解碼芯片，并在多地廣電運(yùn)營(yíng)商和多款機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和搭載。

超高清編碼還需要芯片算力的進(jìn)一步提升。據(jù)悉，海思、聯(lián)發(fā)科、晶晨股份等公司面向4K/8K 電視的芯片已應(yīng)用 12nm 制程，晶晨已有 7nm 制程工藝的研發(fā)計(jì)劃。

顯示芯片是決定顯示質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，主要涉及顯示驅(qū)動(dòng)IC、電源管理IC、顯示用SoC芯片等。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家向記者表示，屏幕決定了電視畫(huà)質(zhì)的上限，芯片決定了電視畫(huà)質(zhì)的下限，在屏幕供應(yīng)集中在少數(shù)面板廠(chǎng)商的情況下，芯片對(duì)畫(huà)質(zhì)的優(yōu)化能力是整機(jī)廠(chǎng)商尋求差異化競(jìng)爭(zhēng)的重要方向。

面向超高清領(lǐng)域的高分辨率要求，顯示芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商和整機(jī)廠(chǎng)商都在芯片領(lǐng)域有所布局。在高分辨率應(yīng)用中，多顆驅(qū)動(dòng)芯片遇到細(xì)長(zhǎng)的PCB板，往往面臨信號(hào)完整度失真和電源壓降等問(wèn)題。對(duì)此，集創(chuàng)北方在驅(qū)動(dòng)芯片在前期設(shè)計(jì)中做好了解決對(duì)策，并應(yīng)用于京東方的4K條形屏。海信視像旗下的信芯微公司屏端驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋從高清到 8K 超高清全系，2020年TV TCON（時(shí)序控制）芯片出貨量超過(guò)4000 萬(wàn)顆。

總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)超高清核心芯片體系逐步完善，初步形成了對(duì)4K超高清產(chǎn)業(yè)鏈的支撐能力。4K超高清視頻資源不僅需要大容量，也需要低延遲高帶寬，因此，提供“三高” 高性能、高容量、高帶寬的存儲(chǔ)產(chǎn)品成為必然選擇。隨著閃存顆粒的本地化進(jìn)度不斷加快，在存儲(chǔ)介質(zhì)領(lǐng)域逐步滿(mǎn)足供給超高清視頻內(nèi)容生產(chǎn)的需求。在機(jī)頂盒等終端和攝像機(jī)等采集設(shè)備上，國(guó)內(nèi)企業(yè)4K 機(jī)頂盒芯片占全球出貨量的71%，準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)級(jí)的攝像機(jī)芯片也已規(guī)模出貨。

8K引領(lǐng)芯片新一輪技術(shù)升級(jí)

8K節(jié)目處理帶來(lái)的龐大運(yùn)算需求和新的編碼要求，導(dǎo)致芯片復(fù)雜性較4K芯片進(jìn)一步提升，但也帶來(lái)了穩(wěn)定性、散熱、成本等方面的問(wèn)題。

面向5G和8K發(fā)展需求，第三代音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)AVS3應(yīng)運(yùn)而生。相比于上一代編碼標(biāo)準(zhǔn)，AVS3在塊劃分結(jié)構(gòu)、參考幀管理、預(yù)測(cè)、變換等模塊都有創(chuàng)新，增加了新的編碼技術(shù)，大幅提升編碼效率的同時(shí)也增加了芯片設(shè)計(jì)難度。國(guó)科微多媒體事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)黃新軍表示，不同于4K解碼芯片，8K解碼芯片需要支持AVS3、H.266編解碼等標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)復(fù)雜度高，功耗較大，至少需要采用12nm或更先進(jìn)的工藝才能生產(chǎn)，對(duì)芯片設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。

2019年，海思發(fā)布了全球首顆基于AVS3標(biāo)準(zhǔn)、支持8K分辨率的超高清芯片。國(guó)科微支持AVS3的超高清8K芯片有望2021年第二季度推出，搶占視頻行業(yè)至高點(diǎn)。。中關(guān)村視聽(tīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟(AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)秘書(shū)長(zhǎng)張偉民向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，AVS3超高清芯片的發(fā)布，意味著AVS3進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的初始階段，但還有一些技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)需要突破。

8K對(duì)畫(huà)質(zhì)的更高需求，催生了更加專(zhuān)業(yè)的畫(huà)質(zhì)芯片。索尼、東芝等國(guó)際企業(yè)，海信、創(chuàng)維等國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)推出了相應(yīng)的8K芯片產(chǎn)品。索尼XR芯片能檢測(cè)用戶(hù)注視點(diǎn)，對(duì)用戶(hù)聚焦區(qū)域進(jìn)行畫(huà)質(zhì)的再次處理和提升，并進(jìn)一步優(yōu)化了動(dòng)態(tài)流暢、對(duì)比度、色彩、清晰度等顯示指標(biāo)。海信第四代畫(huà)質(zhì)芯片在MEMC動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、亮度及灰度調(diào)節(jié)、可變刷新率等指標(biāo)達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，并搭載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，使畫(huà)面效果更加貼近人類(lèi)感官。據(jù)悉，海信將在今年11月全面量產(chǎn)國(guó)內(nèi)首顆8K+120Hz超高清畫(huà)質(zhì)芯片。

終端芯片的芯片配置也有了進(jìn)一步的升級(jí)。根據(jù)中國(guó)聯(lián)通發(fā)布的超高清機(jī)頂盒演進(jìn)預(yù)測(cè)，8K智能機(jī)頂盒相比4K版本，不僅實(shí)現(xiàn)NPU搭載的從無(wú)到有，閃存容量也提升了一倍，使用戶(hù)能夠更加快速地訪(fǎng)問(wèn)超高清內(nèi)容。 

以“鏈?zhǔn)健卑l(fā)展補(bǔ)齊短板

超高清視頻產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、涉及范圍廣、跨領(lǐng)域綜合性強(qiáng)等特性，正在形成全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。預(yù)計(jì)到2022 年，我國(guó)超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過(guò)4萬(wàn)億元。值得注意的是，國(guó)內(nèi)超高清市場(chǎng)的蛋糕雖大，關(guān)鍵核心芯片的競(jìng)爭(zhēng)卻十分激烈，聯(lián)發(fā)科、晨星、瑞昱、聯(lián)詠和高通等企業(yè)在超高清芯片市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，大陸廠(chǎng)商要“搶蛋糕”還需要強(qiáng)化本土供應(yīng)鏈、融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，并加強(qiáng)對(duì)技術(shù)、人才等關(guān)鍵要素的攻關(guān)引育。

對(duì)于超高清芯片產(chǎn)業(yè)鏈本身，企業(yè)要提升與設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、材料、裝備等環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)能力，提升供應(yīng)鏈話(huà)語(yǔ)權(quán)。

集創(chuàng)北方董事長(zhǎng)張晉芳表示，必須打通國(guó)內(nèi)顯示芯片產(chǎn)業(yè)鏈條，推動(dòng)“設(shè)計(jì)為龍頭、制造為基礎(chǔ)、裝備和材料為支撐”的本土化發(fā)展。目前，國(guó)際顯示芯片設(shè)計(jì)行業(yè)巨頭均與上下游有綁定關(guān)系，以聯(lián)詠為例，它已與聯(lián)電建立IDM模式，在工藝開(kāi)發(fā)及產(chǎn)能上均得到有效保障。我國(guó)顯示芯片產(chǎn)業(yè)鏈缺乏天然的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)+委外代工生產(chǎn)”的模式因?yàn)楦鞣皆V求和目標(biāo)不一致，造成產(chǎn)品實(shí)際性能、產(chǎn)能無(wú)法達(dá)到最高水平。要成長(zhǎng)為國(guó)際顯示芯片龍頭，打通本土產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏ㄒ挥行е馈?/span>

作為底層技術(shù)支撐，超高清芯片要避免“單點(diǎn)”式發(fā)展，融入超高清產(chǎn)業(yè)的“鏈?zhǔn)健卑l(fā)展，形成用戶(hù)需求牽引技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)成果高效轉(zhuǎn)化的良性互動(dòng)。安徽、福建等地在構(gòu)建超高清產(chǎn)業(yè)鏈條的過(guò)程中，都將“芯屏一體”、“屏-芯-端”聯(lián)動(dòng)作為抓手。

安徽省經(jīng)濟(jì)和信息化廳在發(fā)布于《中國(guó)電子報(bào)》的文章中表示，省內(nèi)超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈條尚未成型，在前端設(shè)備、核心芯片、內(nèi)容供給等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)存在缺失或有明顯短板。相關(guān)企業(yè)間缺乏協(xié)同與配套，上下游需求和供給難以實(shí)現(xiàn)有效匹配。對(duì)此，應(yīng)深化“屏—芯—端”聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)4K/8K顯示面板提速發(fā)展，推動(dòng)超高清存儲(chǔ)芯片、視頻芯片產(chǎn)業(yè)化，聚焦發(fā)展上游關(guān)鍵配套環(huán)節(jié)，多樣化發(fā)展和壯大配套產(chǎn)品，拓展下游終端產(chǎn)品，進(jìn)一步補(bǔ)齊、壯大、拓展超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈條。

產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新演進(jìn)，也需要技術(shù)、資本、人才等創(chuàng)新要素的支撐。趙燕表示，面向超高清芯片的人才引育也要提上日程，在高校普及芯片相關(guān)的課程，不僅包括集成電路設(shè)計(jì)，還包括材料、機(jī)械、光學(xué)、精密儀器等學(xué)科，更有效地支持超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展。