交出电力系统数据雪崩和伏羲芯片带来中国方案

交出电力系统数据雪崩和伏羲芯片带来中国方案。

11.5亿元。

得益于芯片技术的支持，团队研发的芯片保护装置已在多个行业大规模应用，并出口10多个国家，创造经济效益11.5亿元。

本报记者叶青主控芯片作为电力二次设备的核心部件，是电力工业控制的大脑，涉及电网数千万的关键器件但我国电网关键设备继电保护核心芯片多为进口部分进口关键芯片占国内市场近90%如果被禁运，将对国内继电保护领域产生重大影响南方电网数字电网研究院有限公司总经理李鹏说

为了突破这一技术困境，李鹏和他的团队基于国产指令集，内核和独立硬件ip，研发了中国第一款综合性国产电源专用主控芯片——伏羲芯片。

最近几天，记者从王楠数字研究院了解到，得益于芯片技术的支持，该团队研发的芯片保护装置已大规模应用于多个行业，并出口10多个国家，创造经济效益11.5亿元这一成果标志着我国电网的核心设备正在走向完全自主可控，推动了继电保护技术的跨越式发展功率芯片保护关键技术及核心器件国产化项目还获得2020年广东省科技进步奖一等奖

性能比进口芯片好。

不同于手机，电脑中的芯片，工控领域的芯片往往有特定的场景应用需求。

电网是一个实时控制系统，它的发电，输电，用电都是瞬间完成的，不能存储，也不能临时转移由于数据量巨大，当电网发生故障或受到干扰时，可能会面临‘数据雪崩’李鹏说，在数据雪崩状态下，是否有能力快速处理，关系到工业控制系统中主控芯片的数据处理能力

但长期以来，我国可应用于工业实时控制的专用芯片依赖国外技术和产品，受制于人这不仅跟不上我国电力技术的快速发展，而且对我国工业系统的供应链安全构成重大威胁，甚至对网络安全和电网稳定存在重大隐患

我们需要定制化开发，让主控芯片具备强大的数据处理能力，应对‘数据雪崩’，保障电网安全2013年，南方电网公司组织专门团队，着手设计开发可应用于工业控制系统的专用核心芯片研发负担落在了李鹏的团队身上

R&D团队在芯片研发方面的主要目的是实现芯片国产化和场景化支持我们探索了在芯片级实现传统电力设备全部功能的技术路线，采用完全国产化的技术，包括芯片指令集，芯片内核，专用高性能硬件电路和芯片安全防护设计，设计开发了首款电力——‘伏羲’自主可控主控芯片8年后，李鹏和他的团队实现了他们的目标

目前，福喜系列芯片已应用于继电保护，配电自动化，计量自动化，边缘计算等领域与同类进口竞品芯片相比，伏羲芯片在计算性能上快了约1.5倍

实时调度让乌龟和兔子协调有序。

芯片设计开发不易，研究团队遇到的挑战远超想象。

芯片架构如何设计才能满足工业控制系统对其快速性和灵活性的要求就像兔子和乌龟如果你想同时跑在同一条跑道上，你必须保持彼此的协调有序，你可以互相照顾李鹏用了一个形象的比喻来说明

另一大挑战来自工业控制本身的快速性当发生电网故障等极端情况时，芯片会面临雪崩式的数据涌入，因此需要保证芯片能够快速响应和处理

通常，这个环节是通过插件电路来实现的这次我们通过纳米级芯片内部电路实现了插件电路，并固化为硬件ip，便于广泛推广这项技术非常具有创新性，我们为此付出了很多努力李鹏说

另一个挑战来自安全性在芯片设计过程中，科研团队凭借芯片电路层面的网络安全防护设计，整合了国家密码算法，这是伏羲芯片完全自主可控的关键指标

从东部沿海到西部高原，从热带雨林到极寒地区，作为国内第一款电力自控主控芯片，伏羲系列芯片在设计开发过程中经过了多次恶劣环境的测试，其可靠性得到了验证。

创新是一个艰难的过程多年来，我们不断尝试，不断犯错，不断发现问题，不断磨合，寻找更好的解决方案，逐步迭代，形成独立的科研成果李鹏说

据介绍，福喜芯片的性能已经达到国际先进水平，尤其是在工业控制的并行处理能力方面，福喜芯片的能力明显优于国际同类产品在成果应用和转化方面，我们利用福喜芯片开发了一系列基于高性能芯片的电源保护器件，取得了显著的效果基于芯片的器件尺寸缩小到传统器件的1/40，功耗降低到1/6，动作速度提升20%，继电保护装置的性能和智能化水平得到提升李鹏介绍

具备工业规模应用条件。

数字电网是电网发展的必然趋势，也是未来以新能源为主体的新型电网的最佳形态推动数字电网发展，离不开自主电源芯片，人工智能等关键技术的突破

在未来整个电网的数字化格局中，芯片就像是数字神经末梢因为在数字终端中，它需要依靠这种小型化，高度集成化的芯片来提供数字信息的感知，处理和执行

行能力李鹏指出，伏羲芯片的研发成功，是电网数字化的技术展现，代表了未来电网技术数字化方向的发展重点

数字电网之下，网络安全更为重要‘伏羲’芯片将为电网安全奠定坚实的原生安全基础，未来的电网安全防护有望依靠‘芯片—装备—系统’的多级联动防护，不断堵上安全漏洞 李鹏表示，从电网安全的角度来看，伏羲芯片采用了非开源的国产指令架构，既可有效避免进口器件，进口IP所可能隐藏的攻击后门，又能有效防范黑客

在伏羲芯片基础上，科研团队还研发出系列化芯片保护装置，目前已具备基本成熟的产业规模化应用条件我们掌握的核心技术，具有很好的推广应用空间，已经形成了多方协同创新的局面，也有利于激活和发展上下游更广泛的创新链条此外，芯片化装置将带来巨大的节能，节地，节材效益，这是响应双碳发展目标，推动我国绿色发展的重要举措他说

回想起这8年来的研发历程，李鹏感触良多他表示，项目推进过程中，得到了科技部及广东省广州市给予的支持，以中国工程院院士李立浧为首的一批院士专家提供了技术上的指导，用户单位则不断反馈改建意见，整个链条都动了起来

最近几年来，广东大力发展战略性支柱产业和新兴产业，把发展高端半导体元器件列入新一代电子信息战略支柱产业，把半导体与集成电路，高端装备制造列入战略新兴产业，提出要基本解决‘缺芯少核’问题，这给我们持续推进芯片设计研发注入了强大的信心他透露，我们的目标是以国产自主芯片为突破口，进一步延伸科技攻关的领域，在智能传感，高端装备等方向上形成更加丰富的成果和产出同时致力于产业推广，在一些独门绝技方向上孵化新的产业空间

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