多品類芯片拓展成長空間 為超高清產業夯基壘臺

作者：張心怡來源：中國電子報、電子信息產業網

        在產業的發展過程中，芯片往往起到“夯基壘臺”的作用，支撐并控制著每一個產業鏈環節的功能實現。超高清視頻作為融合采集、制作、傳輸、終端、內容、應用等多個節點的綜合性產業，需要編解碼、圖像畫質處理、終端主控、采集設備主控、存儲、顯示驅動、通信等多品類芯片的支持。目前，國內4K核心芯片布局初具體系，部分品類已經面向8K需求推出最新產品。2022 年，我國超高清視頻產業總體規模將超過4萬億元，相關部門、企業家表示，超高清芯片要打通自身產業鏈并融入超高清產業生態，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、更大的數據處理量以及更高的畫質要求。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據量更多，需要進一步提升芯片構架的基礎設計、算力、高速接口速度及接口標準協議。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。”中國電子信息產業發展研究院消費電子產業研究室主任趙燕向《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格式的專業編碼芯片成為產業剛需。

 國內企業是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。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應用和搭載。

超高清編碼還需要芯片算力的進一步提升。據悉，海思、聯發科、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 制程工藝的研發計劃。

顯示芯片是決定顯示質量的關鍵一環，主要涉及顯示驅動IC、電源管理IC、顯示用SoC芯片等。業內專家向記者表示，屏幕決定了電視畫質的上限，芯片決定了電視畫質的下限，在屏幕供應集中在少數面板廠商的情況下，芯片對畫質的優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，集創北方在驅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動芯片產品已經覆蓋從高清到 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，國內超高清核心芯片體系逐步完善，初步形成了對4K超高清產業鏈的支撐能力。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，在存儲介質領域逐步滿足供給超高清視頻內容生產的需求。在機頂盒等終端和攝像機等采集設備上，國內企業4K 機頂盒芯片占全球出貨量的71%，準專業級的攝像機芯片也已規模出貨。

8K引領芯片新一輪技術升級

8K節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，但也帶來了穩定性、散熱、成本等方面的問題。

面向5G和8K發展需求，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在塊劃分結構、參考幀管理、預測、變換等模塊都有創新，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。國科微多媒體事業部市場總監黃新軍表示，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，對芯片設計人員提出了更高的要求。

2019年，海思發布了全球首顆基于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，搶占視頻行業至高點。。中關村視聽產業技術創新聯盟(AVS產業聯盟)秘書長張偉民向《中國電子報》記者表示，AVS3超高清芯片的發布，意味著AVS3進入產業化的初始階段，但還有一些技術和產業的關鍵點需要突破。

8K對畫質的更高需求，催生了更加專業的畫質芯片。索尼、東芝等國際企業，海信、創維等國內企業已經推出了相應的8K芯片產品。索尼XR芯片能檢測用戶注視點，對用戶聚焦區域進行畫質的再次處理和提升，并進一步優化了動態流暢、對比度、色彩、清晰度等顯示指標。海信第四代畫質芯片在MEMC動態補償、亮度及灰度調節、可變刷新率等指標達到業內領先，并搭載神經網絡算法，使畫面效果更加貼近人類感官。據悉，海信將在今年11月全面量產國內首顆8K+120Hz超高清畫質芯片。

終端芯片的芯片配置也有了進一步的升級。根據中國聯通發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容。 

以“鏈式”發展補齊短板

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

對于超高清芯片產業鏈本身，企業要提升與設計、制造、封測、材料、裝備等環節的聯動能力，提升供應鏈話語權。

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

作為底層技術支撐，超高清芯片要避免“單點”式發展，融入超高清產業的“鏈式”發展，形成用戶需求牽引技術創新、技術成果高效轉化的良性互動。安徽、福建等地在構建超高清產業鏈條的過程中，都將“芯屏一體”、“屏-芯-端”聯動作為抓手。

安徽省經濟和信息化廳在發布于《中國電子報》的文章中表示，省內超高清視頻產業鏈條尚未成型，在前端設備、核心芯片、內容供給等產業鏈關鍵環節存在缺失或有明顯短板。相關企業間缺乏協同與配套，上下游需求和供給難以實現有效匹配。對此，應深化“屏—芯—端”聯動，促進4K/8K顯示面板提速發展，推動超高清存儲芯片、視頻芯片產業化，聚焦發展上游關鍵配套環節，多樣化發展和壯大配套產品，拓展下游終端產品，進一步補齊、壯大、拓展超高清視頻產業鏈條。

產業的持續創新演進，也需要技術、資本、人才等創新要素的支撐。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業發展。