多品类芯片拓展成长空间 为超高清产业夯基垒台

作者：张心怡来源：中国电子报、电子信息产业网

        在产业的发展过程中，芯片往往起到“夯基垒台”的作用，支撑并控制着每一个产业链环节的功能实现。超高清视频作为融合采集、制作、传输、终端、内容、应用等多个节点的综合性产业，需要编解码、图像画质处理、终端主控、采集设备主控、存储、显示驱动、通信等多品类芯片的支持。目前，国内4K核心芯片布局初具体系，部分品类已经面向8K需求推出最新产品。2022 年，我国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元，相关部门、企业家表示，超高清芯片要打通自身产业链并融入超高清产业生态，以抢占市场先机。

 更高的分辨率，意味着更先进的编解码技术标准、更大的数据处理量以及更高的画质要求。每一项显示效果的改进，都建立在芯片性能的提升和对特定功能的支持上。

“随着分辨率提升，芯片同一时间处理的数据量更多，需要进一步提升芯片构架的基础设计、算力、高速接口速度及接口标准协议。同时，超高清芯片的技术升级，也要满足更高制程、更小工艺节点、更低功耗等消费类核心器件的共性要求。”中国电子信息产业发展研究院消费电子产业研究室主任赵燕向《中国电子报》指出。

 编解码是超高清技术的核心能力。如果没有基于编解码的压缩和解压缩技术，高分辨率的原始视频将无法进行存储和传输。随着第二代数字音视频技术标准AVS2成为4K超高清电视的信源视频编码格式，支持AVS2格式的专业编码芯片成为产业刚需。

 国内企业是AVS的主要参与者。海思推出多款AVS超高清解码芯片，广泛应用于机顶盒厂商和电视厂商，同步销往欧洲、日、韩等国家和地区。国科微也推出了支持AVS2等标准的解码芯片，并在多地广电运营商和多款机顶盒实现应用和搭载。

超高清编码还需要芯片算力的进一步提升。据悉，海思、联发科、晶晨股份等公司面向4K/8K 电视的芯片已应用 12nm 制程，晶晨已有 7nm 制程工艺的研发计划。

显示芯片是决定显示质量的关键一环，主要涉及显示驱动IC、电源管理IC、显示用SoC芯片等。业内专家向记者表示，屏幕决定了电视画质的上限，芯片决定了电视画质的下限，在屏幕供应集中在少数面板厂商的情况下，芯片对画质的优化能力是整机厂商寻求差异化竞争的重要方向。

面向超高清领域的高分辨率要求，显示芯片设计厂商和整机厂商都在芯片领域有所布局。在高分辨率应用中，多颗驱动芯片遇到细长的PCB板，往往面临信号完整度失真和电源压降等问题。对此，集创北方在驱动芯片在前期设计中做好了解决对策，并应用于京东方的4K条形屏。海信视像旗下的信芯微公司屏端驱动芯片产品已经覆盖从高清到 8K 超高清全系，2020年TV TCON（时序控制）芯片出货量超过4000 万颗。

总体来看，国内超高清核心芯片体系逐步完善，初步形成了对4K超高清产业链的支撑能力。4K超高清视频资源不仅需要大容量，也需要低延迟高带宽，因此，提供“三高” 高性能、高容量、高带宽的存储产品成为必然选择。随着闪存颗粒的本地化进度不断加快，在存储介质领域逐步满足供给超高清视频内容生产的需求。在机顶盒等终端和摄像机等采集设备上，国内企业4K 机顶盒芯片占全球出货量的71%，准专业级的摄像机芯片也已规模出货。

8K引领芯片新一轮技术升级

8K节目处理带来的庞大运算需求和新的编码要求，导致芯片复杂性较4K芯片进一步提升，但也带来了稳定性、散热、成本等方面的问题。

面向5G和8K发展需求，第三代音视频编解码技术标准AVS3应运而生。相比于上一代编码标准，AVS3在块划分结构、参考帧管理、预测、变换等模块都有创新，增加了新的编码技术，大幅提升编码效率的同时也增加了芯片设计难度。国科微多媒体事业部市场总监黄新军表示，不同于4K解码芯片，8K解码芯片需要支持AVS3、H.266编解码等标准，系统复杂度高，功耗较大，至少需要采用12nm或更先进的工艺才能生产，对芯片设计人员提出了更高的要求。

2019年，海思发布了全球首颗基于AVS3标准、支持8K分辨率的超高清芯片。国科微支持AVS3的超高清8K芯片有望2021年第二季度推出，抢占视频行业至高点。。中关村视听产业技术创新联盟(AVS产业联盟)秘书长张伟民向《中国电子报》记者表示，AVS3超高清芯片的发布，意味着AVS3进入产业化的初始阶段，但还有一些技术和产业的关键点需要突破。

8K对画质的更高需求，催生了更加专业的画质芯片。索尼、东芝等国际企业，海信、创维等国内企业已经推出了相应的8K芯片产品。索尼XR芯片能检测用户注视点，对用户聚焦区域进行画质的再次处理和提升，并进一步优化了动态流畅、对比度、色彩、清晰度等显示指标。海信第四代画质芯片在MEMC动态补偿、亮度及灰度调节、可变刷新率等指标达到业内领先，并搭载神经网络算法，使画面效果更加贴近人类感官。据悉，海信将在今年11月全面量产国内首颗8K+120Hz超高清画质芯片。

终端芯片的芯片配置也有了进一步的升级。根据中国联通发布的超高清机顶盒演进预测，8K智能机顶盒相比4K版本，不仅实现NPU搭载的从无到有，闪存容量也提升了一倍，使用户能够更加快速地访问超高清内容。 

以“链式”发展补齐短板

超高清视频产业具有产业链长、涉及范围广、跨领域综合性强等特性，正在形成全新的产业生态体系。预计到2022 年，我国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元。值得注意的是，国内超高清市场的蛋糕虽大，关键核心芯片的竞争却十分激烈，联发科、晨星、瑞昱、联咏和高通等企业在超高清芯片市场占据主导地位，大陆厂商要“抢蛋糕”还需要强化本土供应链、融入产业生态链，并加强对技术、人才等关键要素的攻关引育。

对于超高清芯片产业链本身，企业要提升与设计、制造、封测、材料、装备等环节的联动能力，提升供应链话语权。

集创北方董事长张晋芳表示，必须打通国内显示芯片产业链条，推动“设计为龙头、制造为基础、装备和材料为支撑”的本土化发展。目前，国际显示芯片设计行业巨头均与上下游有绑定关系，以联咏为例，它已与联电建立IDM模式，在工艺开发及产能上均得到有效保障。我国显示芯片产业链缺乏天然的联动关系，传统的“设计+委外代工生产”的模式因为各方诉求和目标不一致，造成产品实际性能、产能无法达到最高水平。要成长为国际显示芯片龙头，打通本土产业链是唯一有效之道。

作为底层技术支撑，超高清芯片要避免“单点”式发展，融入超高清产业的“链式”发展，形成用户需求牵引技术创新、技术成果高效转化的良性互动。安徽、福建等地在构建超高清产业链条的过程中，都将“芯屏一体”、“屏-芯-端”联动作为抓手。

安徽省经济和信息化厅在发布于《中国电子报》的文章中表示，省内超高清视频产业链条尚未成型，在前端设备、核心芯片、内容供给等产业链关键环节存在缺失或有明显短板。相关企业间缺乏协同与配套，上下游需求和供给难以实现有效匹配。对此，应深化“屏—芯—端”联动，促进4K/8K显示面板提速发展，推动超高清存储芯片、视频芯片产业化，聚焦发展上游关键配套环节，多样化发展和壮大配套产品，拓展下游终端产品，进一步补齐、壮大、拓展超高清视频产业链条。

产业的持续创新演进，也需要技术、资本、人才等创新要素的支撑。赵燕表示，面向超高清芯片的人才引育也要提上日程，在高校普及芯片相关的课程，不仅包括集成电路设计，还包括材料、机械、光学、精密仪器等学科，更有效地支持超高清产业发展。