■聚 焦
4月27日，在2017年中国电子学会电子信息科学技术奖励大会上，由珠海艾派克微电子有限公司、杭州中天微系统有限公司和浙江大学联合实施的“基于自主指令集CPU的打印机专用SoC芯片及产业化”项目荣获2016年度中国电子学会电子信息科学技术一等奖。
这展示出了艾派克微电子及其联合单位卓越的自主创新能力、强大的科研实力、产学研结合的优秀组织模式及一流的产品研制水平。
打破技术垄断
拥有自主知识产权
打印机是重要的计算机外设设备，被广泛应用于各个领域，产量约占计算机外设的20%。发展至今，打印机因其较高的专利壁垒和技术难度，以及行业本身的高投入、高风险特性，全球市场主要控制在美国、日本、韩国这三个国家的如惠普、三星、爱普生等国际一线品牌手中。
近年来，打印机呈现了从单功能向多功能，从黑白向彩色，从喷墨向激光，从低速向高速，从有线向无线，从高功耗向低功耗，从无安全考虑到引入安全加密的发展趋势，而这些转变的实现都离不开功能强大的打印机芯片。
打印机芯片可以分为打印机主控芯片和打印耗材芯片，它们都是针对打印机整体架构专门设计的芯片产品，直接决定了打印机产品的功能与体验。现阶段，自主设计出能用于打印机耗材的MCU集成电路认证芯片是打破技术壁垒，实现国内兼容耗材行业发展的必经之路。
本项成果的联合单位中，艾派克微电子作为打印机专用芯片产业化的执行者，明确芯片产品需求和功能特征，完成整个芯片最终设计；浙江大学根据需求来探索并定制相应SoC架构及相应平台技术；杭州中天微系统有限公司完成CPU定制。在整机系统需求及设计、芯片架构、核心CPU三个层面上实现技术有机整合和产品的自主定制。项目的目标是研究开发具有世界先进水平的自主指令架构打印机专用SoC芯片技术，推动通用性强、灵活性高和安全可控的系列芯片产品量产化。
该成果技术平台对提高我国打印设备产业的核心芯片发展水平，打破国外技术壁垒有着重要意义，直接引领驱动我国打印耗材产品的快速发展，并在国际市场形成优势。在自主可控方面，该项成果也为我国办公影印信息安全产品提供了一种实用、可靠的SoC芯片平台方案。
技术攻关难度大
自主创新突破多项核心技术
通过项目组成员近五年的努力，实现了如下突破：
突破了面向打印专用芯片应用需求的自主指令集的定制及CK803A处理器IP核设计。以杭州中天微CSKY V2指令系统为主，面向打印机专用需求，提高SoC整体性能；根据全自主的定制指令集和全新的指令编码，设计三级流水线的CK803A处理器IP核，支持指令、数据和外设三总线架构，可高效的集成入SoC芯片。
项目组研发了基于自主指令集的打印机专用SoC芯片体系架构平台技术，针对打印机耗材应用需求，在存储结构、安全架构、通信机制和功能操作等多个方面开展定制优化工作，汇聚形成打印机专用SoC芯片核心技术。在存储方面，通过对SoC芯片中的非易失性存储、数据存储、核心敏感数据存储等架构的定制设计，满足打印机应用的实时响应、快速编写、数据保护等特性；在安全架构方面，采用通用密码算法和特殊密码算法引擎混合架构，结合自主指令CK803A处理器和安全存储体系结构，实现安全高效的数据处理和信号操作；在通信机制和功能操作上，针对打印机应用的通讯协议、数据传控、时序控制等需求，定制设计多种通用接口、SoC时钟/复位和电源管理等模块。
项目组高效定制的芯片软硬件系统平台，形成了严格遵守可测性设计、可制造性原则的从RTL到GDSII的完整SoC前后端设计流程，开发出完整的打印机耗材应用软件和芯片测试平台。
基于该项目成果已经开发了系列打印机专用SoC芯片，在SMIC 180nm EEPROM、HJTC 180nm /110nm eFlash工艺下，分别研制了5001、5002、5003和5010四款系列SoC芯片，应用于惠普、利盟、京瓷和三星等打印机通用耗材产品中，相关通用耗材芯片出货量已累计上亿颗。项目围绕研究开发自主指令架构打印机专用SoC芯片技术完成了多项发明创新，取得已授权专利15项，申请中专利13项，发表论文21篇。
社会和经济效益显著
带领我国打印机专用耗材产品走向全球
项目研制的基于自主指令架构CK803A CPU的SoC芯片产品，陆续投产了三星、利盟、HP、Epson、京瓷等品牌的多款耗材加密芯片，截止2015年底累计销售过亿颗，共实现产值近5亿元，创造了巨大的经济效益。同时，艾派克也成为世界兼容喷墨打印机芯片和兼容激光硒鼓芯片的第一生产商，极大地支持了珠海市兼容耗材企业的健康发展。项目组还积极响应全球绿色革命大潮，全球率先推出可回收和循环使用的Unismart激光芯片创建系统，全球率先推出OEM耗材芯片回收方案，为社会的环保事业贡献了一份力量。
该项目还获得了国家工业和信息化部软件和集成电路促进中心的大力认可。项目相关的5001/5002/5003/5010等产品连续5年获得工信部CSIP“中国芯”第七届、第八届、第九届、第十届、第十一届“最佳市场表现奖”，产生了较大的社会影响，是国内集成电路行业企业的榜样与标杆。
珠海艾派克微电子利用SOC芯片解决了很多壁垒性专利问题，在知识产权应用方面取得了巨大成果。不仅在耗材芯片领域具有很大技术优势，是国产CPU的最大量使用单位，而且在高端芯片设计上也取得重大突破，其设计的具有三颗国产CPU核的多功能打印机主控SOC芯片已经成功流片并通过了激光打印机测试验证。
相信艾派克在激光打印机自主可控，确保国家信息安全的道路上会走得更远！