南方网讯(记者/唐巧燕)5月27日,广州科普大讲坛第194期《智慧城市 广州智芯》开讲,国际宇航科学院(IAA)院士、广东省数字广东研究院副院长王晋年、俄罗斯工程院外籍院士、广东省科学院半导体研究所学科带头人庄巍为公众介绍了广州智慧城市的独特魅力,解读背后支撑其腾飞的芯片研发和制造的核心技术,分享中国经验、广东智慧,为公众讲述智慧城市建设的“广州模式”。
智慧城市 让数据与技术更好服务生活
国家在“十四五”规划和2035年远景目标中明确指出,“分级分类推进新型智慧城市建设”“建设智慧城市和数字乡村”。广州“十四五”规划提出,未来5年,建成国际一流智慧城市,高标准打造数字政府、数字经济和数字社会三位一体的广州智慧城市。国际宇航科学院(IAA)院士、广东省数字广东研究院副院长王晋年指出,智慧城市建设已在如火如荼的建设中。
什么是智慧城市?王晋年介绍,智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。这依托于新一代空天地一体化信息技术:包括地理信息、遥感、传感等时空信息技术;互联网、物联网、移动终端、5G等通信技术;大数据、云计算、AI等计算技术的发展使得智慧城市成为可能。
王晋年强调,智慧城市核心是“智慧”二字,城市的智能和智慧是建立在数字信息的基础上,是城市或区域信息化的最高形式。一个称得上“智慧”的城市,至少要是一个“智慧体”和“智能体”,应该有如下4个基本特征、功能或要素,包括:感知(智能交互)、传递(智能链接)、思维(智能中枢)、执行(智能应用),同时需要一个知识学习积累过程,形成知识库。王晋年解释道,具体而言,智慧城市由四大体系有机组成:智能交互指空天地一体化泛在感知体系、智能链接指天地一体化通信网络体系、智能中枢为城市智能化的科学决策体系、智能应用则是以人为本的智慧应用服务体系。
我们如何更好地理解智慧城市?王晋年打了一个比喻:智慧城市应是一个“拟人”系统,就是像人一样,具有全面的感知功能、瞬时的信息传递功能、迅速决策和实时的反应和应对功能。
展望未来,王晋年认为,智慧城市需要“无缝”的城市时空大数据、无处不在的高精度定位、随时随地的无延迟连接、无缝覆盖的高分辨感知。这些是未来无人化、自动化生活的保障、未来智慧城市的重要基础。
创新之下的全“芯”动能
如果将智慧城市比作一个人,硬件基础设施、软件、算法和服务等等构成了骨骼和肌肉,那芯片就是“大脑”。智慧城市的升级需要算力的提升,作为智慧城市发展的关键助推力,芯片的研发制造备受关注。
芯片究竟有多重要?俄罗斯工程院外籍院士、广东省科学院半导体研究所学科带头人庄巍提到了一个数字:两万七千九百多亿人民币。这是2021年我国进口芯片的金额,已经超过了石油的进口金额,足以体现芯片产业的分量。
庄巍指出,芯片分为模拟芯片和数字芯片。所谓数字芯片,就是以数字信号处理为主的芯片,包括我们电脑里用的CPU、手机里用的存储器等;模拟芯片就是处理模拟信号和数字信号的芯片,例如指纹识别、网络通信、智能终端芯片。
当前国际芯片技术呈现出怎样的发展趋势?庄巍认为,最突出是它的特征尺寸在向纳米尺度发展。大家平时听说的3纳米、5纳米,不是指芯片的尺寸变小了,而指的是生产集成电路时最小的沟道宽度,这个数字越小,说明单位面积上能够集成的晶体管的数量会越多。另外8英寸还是12英寸,指的是晶圆的尺寸,则是越大越好。当单位面积上集成的这个晶体管数量密度越高,整个晶圆的面积也增大了,这样每一片晶圆上能生产的单个芯片的数量就会大幅增加。这正是大规模工业生产所追求的效率,可以显著地降低成本。
谈及芯片设计,庄巍介绍,芯片设计软件目前主要是国际三大巨头把持,而这三大巨头都是欧美公司,他们占据了超过90%的市场份额。那么大家经常说的“卡脖子”卡在哪?首当其冲就是芯片设计领域里的EDA工具。“欧美公司占主导,而他们不给我们用的话,那么我们就被卡脖子了。”庄巍提到,华为公司被美国列入出口控制名单,里面其中有一条就是我们不能使用EDA工具。至于半导体设备制造这一块,尽管我国现在已经能够自主生产多种半导体设备了,但是最高端半导体制造加工设备主要还是被国外把持。
虽然被“卡脖子”,但我国的芯片产业已有长足的进步。庄巍分析到,我们平时大量使用的芯片,并没有必要用到3纳米和5纳米级别的,目前常用芯片的工艺技术还是集中在28纳米左右。那么28纳米的设备制造,现在大部分已经能够实现国产化。一些基础芯片的设计和制造,我国已经完全可以自主完成了,只不过需要更多的时间来积累,向高精尖芯片制造领域进行挑战,而广州正引领粤港澳大湾区向中国芯片第三极发展。
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