國(guó)產(chǎn)嵌入式微處理器的探索與開(kāi)拓

摘要：嵌入式微處理器(CPU)是數(shù)字信息產(chǎn)品的核心引擎，其市場(chǎng)格局伴隨市場(chǎng)環(huán)境的變遷而變化。國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU在市場(chǎng)浪潮中經(jīng)歷過(guò)洗禮和磨礪，因互聯(lián)網(wǎng)而興起，為物聯(lián)網(wǎng)而發(fā)力。作為本土CPU設(shè)計(jì)公司的代表，北京君正集成電路股份有限公司創(chuàng)業(yè)十年，已走出一條具有中國(guó)特色的創(chuàng)新型嵌入式CPU平臺(tái)的道路。本文通過(guò)采訪君正副總經(jīng)理周生雷，剖析國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU市場(chǎng)化的探索與開(kāi)拓。

　　數(shù)字信息時(shí)代的開(kāi)啟為國(guó)產(chǎn)嵌入式微處理器帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)，雖然面對(duì)的平臺(tái)不再是以X86為主的傳統(tǒng)CPU，而是以ARM為主的嵌入式CPU，當(dāng)然也有數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和微控制器(MCU)。那么，國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU在新興的市場(chǎng)環(huán)境中如何定位?如何創(chuàng)新?如何在競(jìng)爭(zhēng)中取勝?帶著這樣的問(wèn)題，我在一個(gè)藍(lán)天白云的上午，專程來(lái)到位于中關(guān)村軟件園二期的君正大廈與周生雷會(huì)面，聽(tīng)取其對(duì)手對(duì)所經(jīng)歷的國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU發(fā)展進(jìn)行回顧和展望。

以耕耘者的姿態(tài)定位市場(chǎng)

　　國(guó)產(chǎn)CPU在計(jì)算機(jī)時(shí)代由于國(guó)家的支持，已取得不少成果，雖然在市場(chǎng)上尚未打開(kāi)局面，但也造就了一批早期的耕耘者。隨著市場(chǎng)對(duì)CPU嵌入式應(yīng)用需求的猛增，北京君正就是抓著這個(gè)時(shí)機(jī)，于2005年創(chuàng)建。盡管起步并不被看好，但既然抱定成為中國(guó)領(lǐng)先的嵌入式處理器芯片及解決方案提供商，君正堅(jiān)持以掌握核心技術(shù)為先導(dǎo)，以市場(chǎng)化推廣為手段，開(kāi)始了腳踏實(shí)地的耕耘。

　　在談到君正所具有的核心技術(shù)時(shí)，周總特別強(qiáng)調(diào)君正擁有全球領(lǐng)先的嵌入式處理器技術(shù)和低功耗技術(shù)。君正選擇的是MIPS處理器架構(gòu)，雖然其市場(chǎng)表現(xiàn)與ARM內(nèi)核有所差距，但其突出特點(diǎn)在于處理通訊協(xié)議的超強(qiáng)能力，因此在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中廣泛使用。經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性地推出獨(dú)特的微處理器技術(shù)XBurst，使得其微體系結(jié)構(gòu)能夠在極低功耗下高速發(fā)射指令，使主頻、功耗、多媒體性能和成本比業(yè)界已有32位RISC微處理器內(nèi)核更具有優(yōu)勢(shì)，君正的CPU得以問(wèn)世。

　　市場(chǎng)才是處理器架構(gòu)成功與否的試金石，君正毅然接受嚴(yán)峻的考驗(yàn)。2006年，JZ4730作為第一顆芯片在指紋識(shí)別應(yīng)用上初露鋒芒，開(kāi)啟生物識(shí)別市場(chǎng);2007年，與步步高成功合作，在教育電子應(yīng)用上嶄露頭角;2008年，由于MP3/MP4/Real解碼表現(xiàn)出色，在媒體播放器應(yīng)用上異軍突起;2009年，其電子書(shū)應(yīng)用更是獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。JZ4740作為一顆單片系統(tǒng)(SoC)產(chǎn)品，在人臉識(shí)別考勤機(jī)上的應(yīng)用顯示出國(guó)產(chǎn)處理器的威力，爭(zhēng)奪了TI曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的通用媒體處理器DM642的市場(chǎng)份額。之后又推出JZ4750、JZ4760，至此，JZ47xx 系列芯片在壯大，這得益于君正準(zhǔn)確的市場(chǎng)定位。不過(guò)，過(guò)于狹窄的應(yīng)用領(lǐng)域也影響邁上新的臺(tái)階。

以先行者的視野創(chuàng)新技術(shù)

　　進(jìn)入2010年，君正宣布正式進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域并催生更多的新型應(yīng)用，年出貨量一舉超過(guò)千萬(wàn)顆量級(jí)，對(duì)此周總自豪地說(shuō)，君正率先成為國(guó)內(nèi)出貨量最大、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的自主CPU芯片，而這一切都在于對(duì)通用處理器核心精髓的消化與吸收，并力求突破和創(chuàng)新。

　　縱觀CPU發(fā)展的歷史，所以成功都與生態(tài)系統(tǒng)息息相關(guān)。 移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備的特色就是智能化，這就為嵌入式CPU平臺(tái)提出了更高的要求，包括CPU的性能和支持操作系統(tǒng)的能力，因此需要一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境支撐以提供更好的服務(wù)。君正很好地解決了嵌入式CPU與嵌入式操作系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題，使之成熟可靠 ，且具有很好的系統(tǒng)擴(kuò)展度、軟件兼容性。首先在Linux上實(shí)現(xiàn)，然后移植到安卓系統(tǒng)(Android)，在國(guó)內(nèi)芯片公司中第一家推出了Android智能手機(jī)方案，并在很短的時(shí)間內(nèi)出貨幾十萬(wàn)臺(tái)。然而，在智能手機(jī)市場(chǎng)君正很快遇到了軟件生態(tài)問(wèn)題。

　　相對(duì)于教育電子等特定市場(chǎng)，智能手機(jī)這個(gè)巨大的市場(chǎng)卻總是呈現(xiàn)出紅海的特征。君正清醒地認(rèn)識(shí)到了這點(diǎn)，并沒(méi)有在手機(jī)市場(chǎng)繼續(xù)下去，而是將目光放到更具有價(jià)值的市場(chǎng)而確立藍(lán)海策略，將精力投入到打造軟硬件平臺(tái)結(jié)合的方案。

　　盡管移動(dòng)互聯(lián)市場(chǎng)ARM核心和安卓的綁定無(wú)比風(fēng)光，然而CPU需要有多樣化的空間。在得到Google以及Android平臺(tái)對(duì)其處理器核心的有力支持之后，君正的 SoC方案重點(diǎn)支持廠商推出了高性價(jià)比的平板電腦產(chǎn)品，其中飛利浦為首家采用君正處理器推出7英寸屏幕平板的國(guó)際品牌。

　　君正于2011年深圳掛牌上市，完成了一次華麗的蛻變。面對(duì)數(shù)字信息產(chǎn)品的移動(dòng)智能化的需求，君正加緊產(chǎn)品的布局規(guī)劃工作，進(jìn)行嵌入式行業(yè)芯片的變革。 JZ4775是一款為行業(yè)定制的單核XBurst芯片，還增加了FPU(浮點(diǎn)處理器)功能，有效提高數(shù)值計(jì)算的精度，尤其對(duì)語(yǔ)音編解碼影響明顯。強(qiáng)化的E-paper IF支持彩屏電子紙，最大分辨率可達(dá)4096×4096。進(jìn)一步鞏固了該芯片在智能手表、生物識(shí)別、教育電子、電子書(shū)、游戲機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論在用戶體驗(yàn)還是產(chǎn)品安全等方面都有上佳表現(xiàn)。

　　繼JZ4760成為全球首款進(jìn)入平板電腦和智能手機(jī)領(lǐng)域的非ARM架構(gòu)移動(dòng)處理器芯片，JZ4770獲評(píng)第六屆中國(guó)半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)獎(jiǎng)，JZ4780以雙核SoC芯片強(qiáng)大性能，成功應(yīng)用于具有4G功能的平板電腦，在數(shù)據(jù)、音視頻傳輸及播放方面，無(wú)論速度、質(zhì)量，還是流暢性上都獲得了較大提升。為表彰北京君正在國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU上的創(chuàng)新，《電子產(chǎn)品世界》特別授予“2012年度電子產(chǎn)品世界編輯推薦獎(jiǎng)-最佳本土企業(yè)”。 但是，單一的產(chǎn)品線必然束縛未來(lái)的發(fā)展，策略調(diào)整勢(shì)在必行。

以開(kāi)拓者的情懷把握未來(lái)

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)潮流的來(lái)臨，大量智能硬件應(yīng)用對(duì)低功耗和高性能的嵌入式CPU平臺(tái)近乎苛求，為此君正推出M系列芯片，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的低功耗可穿戴方案。M系列包含M200，并規(guī)劃M300，采用雙核架構(gòu)，并集成GPU和 VPU，及豐富的外設(shè)接口。對(duì)于手表和眼鏡對(duì)功耗極為苛刻的產(chǎn)品， M200可以做到休眠時(shí)功耗0.2mW，正常使用也只有65～80mW，即便CPU全速運(yùn)轉(zhuǎn)，也僅150mW。

　　為了進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，君正以知名科學(xué)家的名字為代號(hào)推出系列標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。其中牛頓平臺(tái)將智能手表的機(jī)芯及手表所需功能都在開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)，包含CPU、WIFI、藍(lán)牙、eMCP等等，尺寸小于1元錢硬幣。對(duì)比Apple Watch，同樣場(chǎng)景下君正方案40小時(shí)續(xù)航，超過(guò)18小時(shí)續(xù)航時(shí)間。與谷歌眼鏡相比，君正方案在成本、尺寸、續(xù)航、攝像、溫度等方面更具優(yōu)勢(shì)，因此獲得了奧圖、果殼、智器、映趣、土曼等智能手表商的青睞。目前使用君正方案的智能眼鏡廠商已經(jīng)達(dá)到十多家。

　　面向更廣闊物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，君正推出全新的X系列芯片。第一款是X1000系列，CPU主頻達(dá)到1GHz，集成32MB LPDDR，這將是業(yè)界最低功耗的Linux平臺(tái)。相比MCU其計(jì)算能力提升十倍，存儲(chǔ)容量提升五十倍。以X1000為基礎(chǔ)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為哈雷平臺(tái)，僅有一個(gè)CPU處理器、一個(gè)藍(lán)牙平臺(tái)、加一個(gè)Flash，主要器件十顆以內(nèi)，整個(gè)板子加起來(lái)不到五十顆器件，利于量產(chǎn)，性價(jià)比高。未來(lái)君正將會(huì)面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域推出一系列哈雷平臺(tái)。

　　為了更好地把握未來(lái)，君正與國(guó)內(nèi)頂級(jí)互聯(lián)網(wǎng)公司具有密切的合作，開(kāi)拓更加廣闊的市場(chǎng)。君正在今年成為騰訊合作伙伴，為騰訊TOS操作系統(tǒng)提供面向可穿戴標(biāo)準(zhǔn)硬件參考設(shè)計(jì)方案;已取得百度語(yǔ)音引擎對(duì)其平臺(tái)的全面支持;與阿里的合作也在進(jìn)行中。然而，來(lái)自國(guó)際公司的競(jìng)爭(zhēng)還更加激烈，國(guó)內(nèi)廠商任重而道遠(yuǎn)。

結(jié)語(yǔ)

　　物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將是一個(gè)長(zhǎng)期的階段，承載智能化硬件的平臺(tái)無(wú)外乎嵌入式CPU、無(wú)線模塊，以及傳感器的不斷整合，其中以君正為代表的國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU的優(yōu)勢(shì)將集中表現(xiàn)在支持超低功耗、高度軟硬件結(jié)合、及早推出緊貼市場(chǎng)需要的特色產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)正在從1.0走進(jìn)2.0時(shí)代，恰逢中國(guó)制造也正在升級(jí)為中國(guó)智造，面對(duì)行業(yè)不僅在國(guó)內(nèi)，也面向全球，這才是國(guó)產(chǎn)嵌入式CPU的未來(lái)之路。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]李健.Quark打通端到端的物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略布局[J].電子產(chǎn)品世界,2014(6);1-2

　　[2]于寅虎. 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代本土芯片企業(yè)如何定位?[J].電子產(chǎn)品世界,2014(6);23-24

　　[3]王瑩.海外企業(yè)看中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)特點(diǎn)[J].電子產(chǎn)品世界,2013(2);25-27

　　[4]王瑩 .本土IC設(shè)計(jì)業(yè)：成長(zhǎng)喜人，下一步更需智慧[J].電子產(chǎn)品世界,2013(3);31-35

　　[5]王瑩 國(guó)際MCU廠商重組，本土同行信心十足[J].電子產(chǎn)品世界,2013(7);32-35