5年前，英特爾亞洲研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)曾進(jìn)行過(guò)一次非常有趣的演講，題目為——讓中國(guó)服務(wù)機(jī)器人不再“缺芯少魂”。
時(shí)鐘撥轉(zhuǎn)到5年后的今天，不僅僅是服務(wù)機(jī)器人，中國(guó)機(jī)器人告別缺芯少魂時(shí)代了嗎？
提到科技領(lǐng)域的“卡脖子”，很多人會(huì)想到“缺芯少魂”。“芯”指芯片，“魂”指操作系統(tǒng)等核心基礎(chǔ)軟件。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在核心硬件生產(chǎn)、基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)等方面高度依賴(lài)國(guó)外技術(shù)，技術(shù)安全不容忽視。
當(dāng)時(shí)的宋繼強(qiáng)院長(zhǎng)表示，那個(gè)年代的很多服務(wù)機(jī)器人從移動(dòng)、遠(yuǎn)程控制和輔助行走，完全由人控制的，本身不具備智能，而倉(cāng)儲(chǔ)物流、掃地機(jī)、自動(dòng)巡邏的機(jī)器人，具有一定的移動(dòng)方面的自主能力，只有把一些交互智能和感知能力加進(jìn)去，才能產(chǎn)生客戶(hù)價(jià)值。
從應(yīng)用的角度來(lái)考慮，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是需要一個(gè)合適的芯片從感知達(dá)到?jīng)Q策來(lái)解決所有的問(wèn)題，從而讓中國(guó)機(jī)器人不再“缺芯少魂”。
沒(méi)有芯片，機(jī)器人就是一個(gè)空殼。
作為機(jī)器人的“心臟”，目前機(jī)器人的芯片主要分為FPGA、MCU、DSP與IGBT四種。
FPGA芯片可以把它叫作“可編程芯片”、“半定制化芯片”和“萬(wàn)能芯片”等。FPGA芯片最大的特點(diǎn)是芯片的具體功能是在制造完成以后由用戶(hù)配置決定。在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)具有高速、并行、運(yùn)算及引腳資源極其豐富、功能靈活、硬件直接實(shí)現(xiàn)算法、操作數(shù)存取機(jī)制簡(jiǎn)單高效、開(kāi)發(fā)調(diào)試手段直探硬件底層等優(yōu)點(diǎn)。
MCU是機(jī)器人核心主控芯片中的第一大類(lèi)別，小型機(jī)器人看重MCU的成本與功耗，通用型機(jī)器人看重MCU精準(zhǔn)的電機(jī)控制，高端機(jī)器人更需要MCU兼顧算力與拓展性。
DSP芯片用在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，相當(dāng)于起著關(guān)節(jié)的作用，有了DSP的控制，機(jī)器人反應(yīng)更迅速，行動(dòng)更精準(zhǔn)。工業(yè)機(jī)器人在工作中需要處理大量的數(shù)據(jù)，隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用日益廣泛和普及，DSP芯片在這方面的應(yīng)用越來(lái)越多，重要性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性都會(huì)得到體現(xiàn)。
……
但是目前這些芯片多數(shù)還是被國(guó)外市場(chǎng)壟斷，國(guó)內(nèi)攻克的微乎其微，機(jī)器人芯片領(lǐng)域仍是國(guó)外企業(yè)的主場(chǎng)。
除FPGA、MCU、DSP等外，CPU也是工控領(lǐng)域的主要芯片。
隨著機(jī)器人的發(fā)展，需要在越來(lái)越多的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)控制、抓取點(diǎn)分析、視覺(jué)目標(biāo)識(shí)別等，而這些都需要算力支撐，僅僅一個(gè)FPGA完全不夠。在CPU產(chǎn)品領(lǐng)域，近年來(lái)也有國(guó)產(chǎn)也有品牌已經(jīng)進(jìn)入，例如龍芯中科的嵌入式CPU產(chǎn)品就可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。
2001年，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所開(kāi)始研制龍芯處理器，得到了中科院知識(shí)創(chuàng)新工程、863、973、核高基等項(xiàng)目大力支持，完成了十年的技術(shù)積累。
2008年，龍芯中科在中科院和北京市政府支持下成立。2010年，龍芯科技完成首筆融資，并開(kāi)啟市場(chǎng)化運(yùn)作。為打破IT行業(yè)中“Wintel”生態(tài)和“AA生態(tài)”（Wintel是指英特爾與微軟，AA生態(tài)體系則為ARM與谷歌母公司Alphabet）的壟斷，2011年起，龍芯中科獲取了MIPS的技術(shù)許可，進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)CPU產(chǎn)品。
2020年，從完全獨(dú)立自主的角度出發(fā)，龍芯中科宣布不再使用MIPS開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，并推出了具有充分自主性的指令集LoongArch。時(shí)隔20多年，去年7月，龍芯中科基于此架構(gòu)研發(fā)出了首顆完全國(guó)產(chǎn)PC處理器“龍芯3A5000”。
龍芯中科董事長(zhǎng)胡偉武曾表示，之所以會(huì)選擇自研國(guó)產(chǎn)CPU，是因?yàn)樗X(jué)得中國(guó)這么一個(gè)大國(guó)不能沒(méi)有自己的CPU。
作為是我國(guó)第一個(gè)打造完全自主產(chǎn)權(quán)CPU處理器的生產(chǎn)廠商，其成功研發(fā)并發(fā)布了純國(guó)產(chǎn)的CPU處理器，標(biāo)志著我國(guó)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)架構(gòu)上的重大突破，也意味著我國(guó)的高科技在自主研發(fā)的道路上取得了巨大的成果。
除龍芯中科外，作為山東省新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，山東新松工業(yè)軟件研究院依托山東省機(jī)器人跨平臺(tái)智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮新松機(jī)器人集團(tuán)、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，致力實(shí)現(xiàn)自主可控。
山東新松工業(yè)軟件研究院重點(diǎn)打造自主可控的工業(yè)軟件控制平臺(tái)，累計(jì)發(fā)布PLC（可編程邏輯控制器）、CNC（數(shù)控機(jī)床控制器）、RC（機(jī)器人控制器）、MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）等30余款智能制造軟硬件產(chǎn)品，也突破了國(guó)內(nèi)工業(yè)制造業(yè)“缺芯少腦”發(fā)展瓶頸。
“不能總是用別人的昨天來(lái)裝扮自己的明天。”
作為機(jī)器人“大腦”最核心的機(jī)器人控制器，現(xiàn)在也依然被國(guó)外技術(shù)所壟斷，國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器廠商競(jìng)爭(zhēng)力較弱，市場(chǎng)占有率不到10%，控制器底層芯片全部依賴(lài)進(jìn)口，亟需尋求自主性突破，保障工業(yè)生產(chǎn)安全。
核心技術(shù)靠化緣是要不來(lái)的，也是花錢(qián)買(mǎi)不來(lái)的。中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的下半場(chǎng)重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的自主可控。這條路很長(zhǎng)，但必須、只能用心做。
近兩年，在國(guó)家政策大力支持下，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已開(kāi)啟了崛起之路。經(jīng)過(guò)多年的努力和發(fā)展，中國(guó)機(jī)器人行業(yè)“缺芯少魂”、大而不強(qiáng)的狀況正在逐步得到改善。
漫漫征途中，發(fā)展道路之根本還是要做強(qiáng)技術(shù)，做好產(chǎn)品，打造生態(tài)，不斷滿(mǎn)足服務(wù)于用戶(hù)的智能化轉(zhuǎn)型需求。國(guó)產(chǎn)企業(yè)只有真正做到了不被“卡脖子”，才能實(shí)現(xiàn)科技自立。
“沒(méi)有自主核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)是無(wú)根之末。”對(duì)于機(jī)器人行業(yè)也一樣。CPU芯片、操作系統(tǒng)軟件下面還有兩層才能“到底”，一是我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的短板，二是要構(gòu)建自主信息技術(shù)體系需要自主指令系統(tǒng)，基于國(guó)外指令系統(tǒng)的信息產(chǎn)業(yè)支撐不了中華民族的偉大復(fù)興。
半導(dǎo)體企業(yè)憑借強(qiáng)大底層芯片能力加速了機(jī)器人的創(chuàng)新升級(jí)與市場(chǎng)發(fā)展。芯片與底層智能平臺(tái)已成為提升機(jī)器人價(jià)值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，國(guó)產(chǎn)各半導(dǎo)體企業(yè)正在通過(guò)筑建更高性能的機(jī)器人底層軟硬件平臺(tái)，為機(jī)器人行業(yè)帶來(lái)新變革。
