数年磨剑终成锋!紫光展锐的5G芯片诞生记[CSIA]
 
 
数年磨剑终成锋!紫光展锐的5G芯片诞生记
更新时间:2019-3-7 14:53:44  
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喜欢登山的人都知道,攀登8000米高峰的过程是艰难而险峻的,不仅需要登山者自身坚强的意志力,也需要整个团队的通力协作。但对于登山者来说,克服困难并成功征服高峰的喜悦是无人能言的,这是一个不断挑战自己的过程。
  
  莫名的,攀爬高峰的过程与研发芯片之间有着异曲同工之妙。而这或许也是紫光展锐将其首款自主研发的5G通信技术平台,以世界第五高峰—马卡鲁峰命名的原因。
  
  5G必须得做!
  
  辉煌的铸造不是一瞬间的,而展锐登上这座高峰也不是凭借“幸运”二字。想要在标准制定上建立话语权,并且做出根本的改变,就只能在下一代通信技术上大力投资,抢先进行技术预演及标准制定。经过几十年的发展和积累,我国在4G时代已经与国际并行,并且在终端产品方面已经实现赶超。为此针对下一代5G技术,国内必须做,还得抢先做!
  
  但5G芯片并不是谁想做就能做的,必须要有过硬的技术和时间的验证。5G芯片需要同时支持2G/3G/4G多种模式,没有2G到4G通信技术的积累是不可能直接进行5G的研发。同时光有技术还不够,还需要大量的人力和时间去与全球的网络进行现场测试,保证芯片有效的连接性。因此目前全球拥有完整通信技术的移动通信公司屈指可数,而紫光展锐就是其中之一。
  
  作为手机及物联网芯片的全球主要供应商之一,紫光展锐对5G的投入非常坚决。2014年12月,当4G智能手机还大行其道的时候,紫光展锐就启动了5G研发并组建了5G团队,目的就是在下一代通信技术变革之前做好技术储备。随后,紫光展锐也按照自己的发展节奏,于2016年1月在上海、北京、南京设立了3个5G研发中心,进一步增加5G研发投入。
  
  在攀登高峰的同时,也总是会有风雪等待着登山者,如何迎难而上就成了阻挡在紫光展锐推进下一代通信技术演进的风雪。相比4G,5G的研发是一个复杂的过程。
  
  首先在标准上,以前的芯片研发过程是根据标准做自上而下的设计。到了5G时代,并没有统一的标准,这也意味着所有的工作都要靠自己去摸索!因此在进入芯片的系统工程化之前,研发团队必须先对标准进行理解和解读,然后进行基础的算法,并针对不同的原型进行验证。这个过程需要2-3年的时间,然后再进入芯片设计阶段。
  
  芯片的设计是一个高度系统化的工程,需要大量的人力和资金的投入。尤其是基带芯片,里面包括了多个处理器及相应的代码、各种存储单元、专用电路及多层次的互联总线等。因此,研发团队也是由很多不同功能的小团队组成,包括系统架构、算法、数字电路设计、SOC、DSP软件、协议栈软件等等。整个研发流程需要所有子团队进行多次迭代和不断的验证,光测试工作就需要进行几十万次。而5G的芯片设计相比4G就更加的复杂和有挑战性。
  
  没有参考对象怎么办?
  
  攀登高峰一定要有参照物,否则莽莽雪山,很容易迷失方向。
  
  对于展锐刚刚开始的5G研发来说,并没有可以参考的对象。但是这对于已经下定决心要搞5G的紫光展锐而言,坐等标准制定显然是不行的。
  
  为此,紫光展锐特别成立了专门的核心技术预研及标准化团队,采用双向解读的讨论形式,帮助研发团队正确的理解5G标准。正是基于这些努力,紫光展锐得以一边研发一边验证,在进度方面并没有因此停滞。
  
  2016年6月,紫光展锐启动了5G终端原型解决方案Pilot-V1平台的搭建,开展5G核心技术的模块级开发验证。并在2017年的中国5G技术研发试验第二阶段技术方案验证中,成功完成了与华为5G原型基站的空口互操作对接测试(IoDT)。经过一年多的验证,PilotV1平台已经达到“准芯片”级,这对于紫光展锐来说意义非凡。2018年4月,展锐又推出了5G终端原型机PilotV2,并成功进行了基于3GPPR15的5G新空口互操作研发测试(IoDT)。
  
  紫光展锐5G的研发进度可谓非常迅速,但背后的汗水却鲜有人知道。据紫光展锐芯片设计经理杨华透露,在硬件上,5G芯片需要同时保证TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、GSM多种通信模式的兼容支持,同时还需要满足运营商SA组网和NSA组网的需求,这对于天线方案以及前端架构的设计挑战非常大,对PCB板的布局要求也非常高,在工作量和难度上都是成数倍增加。
  
  为了解决这一问题,紫光展锐相应成立了技术专家评审团,基于他们在2G/3G/4G研发时积累下来的经验和技术,最终啃下这个“硬骨头”。
  
  而对于软件团队来说,5G的功耗是必须要攻克的一个难题。对于5G的终端来讲,其处理能力会是4G的五倍以上,但随之而来的功耗问题如何平衡。紫光展锐根据市场需求,在5G接口上做了很多改进。与此同时,在芯片设计过程中做了很多硬件加速器的测试,从而解决5G功耗难题。
  
  “芯片研发,尤其是5G芯片是一个复杂的过程。不仅需要各个部门的工程师通力协作,还需要多元化的积极开放的研发环境和氛围。在研发过程中,相互之间频繁的进行沟通,能够不断相互补充知识经验。不仅利于激发团队成员的创新潜能,也有助于‘成长型思维’模式的养成。”紫光展锐芯片设计经理杨华表示,作为一位资深的芯片设计工程师,杨华加入展锐已有10年,“在展锐工作特别有激情,在工作中,我们每天都能接触到新的模块、新的内容、新的挑战,每个人都洋溢着攻艰克难的热情。”
  
  流片成功让人兴奋不已!
  
  5G的研发之前谁都没做过,也正是因为这样才让人兴奋和着迷,这一点已经成为紫光展锐工程师的工作乐趣。
  
  芯片的研发是一个复杂的过程,除需要长期投入之外,还需要软件、硬件、测试、多媒体等不同领域的工程师共同协作。在紫光展锐,研发攻关实验室也叫做WarRoom,也就是凭借这种打赢攻坚战的精神,才使得5G芯片成功流片。
  
  “做芯片真的很像十月怀胎,就像期待自己的宝宝降生一样,期待着它回来的那一刻。我记忆最深刻的一幕,是5G芯片流片回来的那一刻,团队所有人都很庄重,等候在研发功关实验室里,很有仪式感,每个人都希望第一个拿到这颗具有历史性意义芯片。”据紫光展锐软件算法项目经理丁敏介绍:“当天晚上,我和其他的硬件、软件的同事们一起对芯片进行测试,看到芯片顺利通过一道道的测试,大家都兴奋不已。”
  
  除了芯片流片之外,紫光展锐在2018年还做了大量的工作,致力于5G生态的建立。先后与中国移动、华为、是德科技、罗德与施瓦茨等达成战略合作,加入中国移动“5G终端先行者计划”“GTI5G通用模组计划”,加入中国电信全网通产业联盟并成为中国电信5G终端研发计划首批成员,联合产业链上下游十多家国内外企业共同发布了《共建5G产业生态倡议书》。
  
  毕竟,芯片只是硬件基础。在接下来的5G时代,商业模式也将发生根本性的转变,掌握了生态也就掌握了主动权。
  
  越过高峰迎接下一个挑战
  
  时间来到2019年,紫光展锐终于一鸣惊人,在2月26日发布了5G通信技术平台-马卡鲁及其首颗5G基带芯片-春藤510,成功跻身全球5G第一梯队。
  
  春藤510采用台积电12nm制程工艺,支持多项5G关键技术,可实现2G/3G/4G/5G多种通讯模式,符合最新的3GPPR15标准规范,支持Sub-6GHz频段及100MHz带宽,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片。
  
  5G基带芯片的研制成功,可谓跨过了一道高峰。正如其名,“马卡鲁”是世界第五高峰,寓意着紫光展锐的5G平台将以巅峰之势,引领全球5G发展,为此紫光展锐也投入了上亿美元。
  
  越过“崇山峻岭”之后,除了美好的风景之外,还有更高的高峰在等待征服,这也是“马卡鲁”的另一层含义。未来,紫光展锐还将推出第二代的5G芯片。
  
  最后用一句话总结:“创新永不止步!”
 
来源:芯科技        
 
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