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我國已初步形成對4K產業鏈的芯片支撐能力

在電子信息產業的發展過程中,芯片往往起到“夯基壘臺”的作用,支撐并控制著產業的前行。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。

初步形成對4K產業鏈的芯片支撐能力

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架構的基礎設計、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電子信息研究所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,集創北方的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。

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”即高性能、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,在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1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,提高供應鏈話語權。

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,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。大陸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”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途徑。

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”發展模式,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負責人表示,安徽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。

責任編輯:馬利亞


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