多品類芯片拓展成長空間 為超高清產(chǎn)業(yè)夯基壘臺

作者：張心怡來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

        在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，芯片往往起到“夯基壘臺”的作用，支撐并控制著每一個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的功能實現(xiàn)。超高清視頻作為融合采集、制作、傳輸、終端、內(nèi)容、應用等多個節(jié)點的綜合性產(chǎn)業(yè)，需要編解碼、圖像畫質(zhì)處理、終端主控、采集設備主控、存儲、顯示驅(qū)動、通信等多品類芯片的支持。目前，國內(nèi)4K核心芯片布局初具體系，部分品類已經(jīng)面向8K需求推出最新產(chǎn)品。2022 年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過4萬億元，相關部門、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)，以搶占市場先機。

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

“隨著分辨率提升，芯片同一時間處理的數(shù)據(jù)量更多，需要進一步提升芯片構(gòu)架的基礎設計、算力、高速接口速度及接口標準協(xié)議。同時，超高清芯片的技術升級，也要滿足更高制程、更小工藝節(jié)點、更低功耗等消費類核心器件的共性要求。”中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院消費電子產(chǎn)業(yè)研究室主任趙燕向《中國電子報》指出。

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

 國內(nèi)企業(yè)是AVS的主要參與者。海思推出多款AVS超高清解碼芯片，廣泛應用于機頂盒廠商和電視廠商，同步銷往歐洲、日、韓等國家和地區(qū)。國科微也推出了支持AVS2等標準的解碼芯片，并在多地廣電運營商和多款機頂盒實現(xiàn)應用和搭載。

超高清編碼還需要芯片算力的進一步提升。據(jù)悉，海思、聯(lián)發(fā)科、晶晨股份等公司面向4K/8K 電視的芯片已應用 12nm 制程，晶晨已有 7nm 制程工藝的研發(fā)計劃。

顯示芯片是決定顯示質(zhì)量的關鍵一環(huán)，主要涉及顯示驅(qū)動IC、電源管理IC、顯示用SoC芯片等。業(yè)內(nèi)專家向記者表示，屏幕決定了電視畫質(zhì)的上限，芯片決定了電視畫質(zhì)的下限，在屏幕供應集中在少數(shù)面板廠商的情況下，芯片對畫質(zhì)的優(yōu)化能力是整機廠商尋求差異化競爭的重要方向。

面向超高清領域的高分辨率要求，顯示芯片設計廠商和整機廠商都在芯片領域有所布局。在高分辨率應用中，多顆驅(qū)動芯片遇到細長的PCB板，往往面臨信號完整度失真和電源壓降等問題。對此，集創(chuàng)北方在驅(qū)動芯片在前期設計中做好了解決對策，并應用于京東方的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（時序控制）芯片出貨量超過4000 萬顆。

總體來看，國內(nèi)超高清核心芯片體系逐步完善，初步形成了對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、高帶寬的存儲產(chǎn)品成為必然選擇。隨著閃存顆粒的本地化進度不斷加快，在存儲介質(zhì)領域逐步滿足供給超高清視頻內(nèi)容生產(chǎn)的需求。在機頂盒等終端和攝像機等采集設備上，國內(nèi)企業(yè)4K 機頂盒芯片占全球出貨量的71%，準專業(yè)級的攝像機芯片也已規(guī)模出貨。

8K引領芯片新一輪技術升級

8K節(jié)目處理帶來的龐大運算需求和新的編碼要求，導致芯片復雜性較4K芯片進一步提升，但也帶來了穩(wěn)定性、散熱、成本等方面的問題。

面向5G和8K發(fā)展需求，第三代音視頻編解碼技術標準AVS3應運而生。相比于上一代編碼標準，AVS3在塊劃分結(jié)構(gòu)、參考幀管理、預測、變換等模塊都有創(chuàng)新，增加了新的編碼技術，大幅提升編碼效率的同時也增加了芯片設計難度。國科微多媒體事業(yè)部市場總監(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編解碼等標準，系統(tǒng)復雜度高，功耗較大，至少需要采用12nm或更先進的工藝才能生產(chǎn)，對芯片設計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標準、支持8K分辨率的超高清芯片。國科微支持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。。中關村視聽產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟(AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)秘書長張偉民向《中國電子報》記者表示，AVS3超高清芯片的發(fā)布，意味著AVS3進入產(chǎn)業(yè)化的初始階段，但還有一些技術和產(chǎn)業(yè)的關鍵點需要突破。

8K對畫質(zhì)的更高需求，催生了更加專業(yè)的畫質(zhì)芯片。索尼、東芝等國際企業(yè)，海信、創(chuàng)維等國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)推出了相應的8K芯片產(chǎn)品。索尼XR芯片能檢測用戶注視點，對用戶聚焦區(qū)域進行畫質(zhì)的再次處理和提升，并進一步優(yōu)化了動態(tài)流暢、對比度、色彩、清晰度等顯示指標。海信第四代畫質(zhì)芯片在MEMC動態(tài)補償、亮度及灰度調(diào)節(jié)、可變刷新率等指標達到業(yè)內(nèi)領先，并搭載神經(jīng)網(wǎng)絡算法，使畫面效果更加貼近人類感官。據(jù)悉，海信將在今年11月全面量產(chǎn)國內(nèi)首顆8K+120Hz超高清畫質(zhì)芯片。

終端芯片的芯片配置也有了進一步的升級。根據(jù)中國聯(lián)通發(fā)布的超高清機頂盒演進預測，8K智能機頂盒相比4K版本，不僅實現(xiàn)NPU搭載的從無到有，閃存容量也提升了一倍，使用戶能夠更加快速地訪問超高清內(nèi)容。 

以“鏈式”發(fā)展補齊短板

超高清視頻產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及范圍廣、跨領域綜合性強等特性，正在形成全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。預計到2022 年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模將超過4萬億元。值得注意的是，國內(nèi)超高清市場的蛋糕雖大，關鍵核心芯片的競爭卻十分激烈，聯(lián)發(fā)科、晨星、瑞昱、聯(lián)詠和高通等企業(yè)在超高清芯片市場占據(jù)主導地位，大陸廠商要“搶蛋糕”還需要強化本土供應鏈、融入產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，并加強對技術、人才等關鍵要素的攻關引育。

對于超高清芯片產(chǎn)業(yè)鏈本身，企業(yè)要提升與設計、制造、封測、材料、裝備等環(huán)節(jié)的聯(lián)動能力，提升供應鏈話語權。

集創(chuàng)北方董事長張晉芳表示，必須打通國內(nèi)顯示芯片產(chǎn)業(yè)鏈條，推動“設計為龍頭、制造為基礎、裝備和材料為支撐”的本土化發(fā)展。目前，國際顯示芯片設計行業(yè)巨頭均與上下游有綁定關系，以聯(lián)詠為例，它已與聯(lián)電建立IDM模式，在工藝開發(fā)及產(chǎn)能上均得到有效保障。我國顯示芯片產(chǎn)業(yè)鏈缺乏天然的聯(lián)動關系，傳統(tǒng)的“設計+委外代工生產(chǎn)”的模式因為各方訴求和目標不一致，造成產(chǎn)品實際性能、產(chǎn)能無法達到最高水平。要成長為國際顯示芯片龍頭，打通本土產(chǎn)業(yè)鏈是唯一有效之道。

作為底層技術支撐，超高清芯片要避免“單點”式發(fā)展，融入超高清產(chǎn)業(yè)的“鏈式”發(fā)展，形成用戶需求牽引技術創(chuàng)新、技術成果高效轉(zhuǎn)化的良性互動。安徽、福建等地在構(gòu)建超高清產(chǎn)業(yè)鏈條的過程中，都將“芯屏一體”、“屏-芯-端”聯(lián)動作為抓手。

安徽省經(jīng)濟和信息化廳在發(fā)布于《中國電子報》的文章中表示，省內(nèi)超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈條尚未成型，在前端設備、核心芯片、內(nèi)容供給等產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)存在缺失或有明顯短板。相關企業(yè)間缺乏協(xié)同與配套，上下游需求和供給難以實現(xiàn)有效匹配。對此，應深化“屏—芯—端”聯(lián)動，促進4K/8K顯示面板提速發(fā)展，推動超高清存儲芯片、視頻芯片產(chǎn)業(yè)化，聚焦發(fā)展上游關鍵配套環(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，進一步補齊、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，也需要技術、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的課程，不僅包括集成電路設計，還包括材料、機械、光學、精密儀器等學科，更有效地支持超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展。