莫洋，王耀南，劉杰，繆志強(qiáng)，張鑫，江未來

（1.湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，長沙 410082；2.機(jī)器人視覺感知與控制技術(shù)國家工程研究中心，長沙 410082）

一、前言

智能機(jī)器人作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的代表性成果，其研發(fā)與制造涉及人工智能、機(jī)械工程、控制論、材料、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋面廣、帶動性強(qiáng)，是推動我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各大行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是衡量國家科技創(chuàng)新實(shí)力的重要標(biāo)志。隨著智能機(jī)器人逐漸融入到人類的生產(chǎn)與生活中，其面臨的環(huán)境愈發(fā)多樣，從事的任務(wù)愈發(fā)復(fù)雜，高可靠、高動態(tài)、強(qiáng)對抗的應(yīng)用需求對智能機(jī)器人的算法與算力提出了高要求，但我國在機(jī)器人所需的核心高性能芯片領(lǐng)域仍相對薄弱，核心部件的自主研發(fā)生產(chǎn)能力與國際領(lǐng)先水平相差較大，算力、穩(wěn)定性和集成化程度等方面表現(xiàn)不佳。伴隨著國際形勢日益嚴(yán)峻，中美貿(mào)易摩擦升級，逆全球化趨勢愈演愈烈，加強(qiáng)國產(chǎn)制造能力，掌握新興產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人芯片技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控刻不容緩。

目前，我國智能機(jī)器人核心芯片領(lǐng)域的研究仍處于起步階段，制定合理的戰(zhàn)略規(guī)劃對于其發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。已有研究較為系統(tǒng)地梳理了智能機(jī)器人與芯片技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀并提出發(fā)展策略建議。相關(guān)研究圍繞當(dāng)前人工智能核心軟硬件在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和政策的發(fā)展情況，梳理總結(jié)了我國面臨的生態(tài)體系不完整、基礎(chǔ)理論研究存在短板、創(chuàng)新環(huán)境不完善等問題，為其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了思路與目標(biāo)[1]。文獻(xiàn)[2]瞄準(zhǔn)陸空協(xié)同多模態(tài)智能機(jī)器人，分析了該種機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，指出其缺乏系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，沒有形成全鏈條式的發(fā)展模式，軟硬件結(jié)合度不夠等問題，并給出相應(yīng)發(fā)展建議。文獻(xiàn)[3]對人工智能芯片的概念、分類、發(fā)展歷程進(jìn)行介紹，對其產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行調(diào)研與判別，并圍繞人工智能芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了建議。“先進(jìn)半導(dǎo)體材料及輔助材料”編寫組提出了半導(dǎo)體材料與輔助材料的體系化發(fā)展、上下游協(xié)同發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展思路，形成了集成電路發(fā)展的相關(guān)對策建議[4]。工業(yè)和信息化部、發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)部等15個部門聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[5]，為我國智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供了發(fā)展路線指引。

機(jī)器人是芯片技術(shù)研究的載體，芯片是機(jī)器人功能實(shí)現(xiàn)的保障，兩者發(fā)展具有深刻的內(nèi)在聯(lián)系，這是當(dāng)前研究未能深入探討之處。為此，中國工程院及時(shí)針對智能機(jī)器人核心芯片自主可控發(fā)展的全局性和關(guān)鍵性問題，啟動了相關(guān)研究，旨在梳理戰(zhàn)略規(guī)劃、論證技術(shù)路徑、提出技術(shù)方案。本文分析了智能機(jī)器人核心芯片的重要價(jià)值與國際進(jìn)展，總結(jié)我國的基礎(chǔ)優(yōu)勢與面臨的問題，著重論證技術(shù)發(fā)展路線并提出面向2035年的發(fā)展路線圖，以期為國家產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)規(guī)劃、技術(shù)攻關(guān)等研究提供參考。

二、智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展的戰(zhàn)略意義

智能機(jī)器人核心芯片是一種專門用于實(shí)現(xiàn)感知、控制、導(dǎo)航、決策、規(guī)劃等機(jī)器人計(jì)算功能的高性能處理器，是機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境完成各類作業(yè)任務(wù)的關(guān)鍵。通過對智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略的研究，能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)的研究提供思路，推動技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

（一）推動技術(shù)自主可控的重要賽道

目前智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)重的內(nèi)憂外患。內(nèi)憂在于機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)嚴(yán)重不足，國產(chǎn)化率很低，國內(nèi)芯片封裝測試初步可控，但設(shè)計(jì)與制造等高端環(huán)節(jié)自主可控率嚴(yán)重不足；外患在于目前大國博弈的國際形勢，西方國家對我國高端設(shè)備、材料與技術(shù)進(jìn)行封鎖，對先進(jìn)芯片實(shí)施禁運(yùn)，以遏制中國的發(fā)展。因此，亟需開展智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)方案論證，根據(jù)算法模型特點(diǎn)設(shè)計(jì)芯片計(jì)算架構(gòu)，根據(jù)計(jì)算架構(gòu)優(yōu)化算法模型與編譯，以實(shí)現(xiàn)高性能、低功耗、低延時(shí)的目標(biāo)，推動“直道追趕”和“換道超車”雙線并行，積極搶占集成電路技術(shù)創(chuàng)新競爭高地，增強(qiáng)智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力。

（二）實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐

智能機(jī)器人是集成眾多領(lǐng)域技術(shù)的高端裝備，是產(chǎn)業(yè)間技術(shù)融合和創(chuàng)新的產(chǎn)物，核心芯片技術(shù)的發(fā)展能夠提升智能機(jī)器人的作業(yè)能力與適應(yīng)能力，進(jìn)一步釋放智能機(jī)器人的需求，從而帶動整條產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對實(shí)體經(jīng)濟(jì)振興起到明顯效果，進(jìn)而成為經(jīng)濟(jì)脫虛向?qū)嵉闹匾侄巍４罅Πl(fā)展智能機(jī)器人及其核心芯片技術(shù)能夠帶動制造業(yè)的全面提升，成為制造強(qiáng)國建設(shè)的突破口。此外，作為信息革命的代表性產(chǎn)業(yè)，智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠進(jìn)一步整合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)，5G通信等新興技術(shù)，構(gòu)建新型工業(yè)體系，成為推動我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的“火車頭”。

（三）滿足人民對美好生活需要的重要保障

我國社會的主要矛盾已轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾。智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)的發(fā)展能夠提升智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍，大大提升社會生產(chǎn)力，將人民從重復(fù)機(jī)械性勞動中解脫出來，創(chuàng)造更多更高層次與質(zhì)量的工作崗位；智能機(jī)器人適應(yīng)性的提升也能加大特種作業(yè)需求，使人遠(yuǎn)離危險(xiǎn)作業(yè)任務(wù)，如何在消防、治安、搜救、排爆等工作中發(fā)揮出重要作用；智能機(jī)器人的大規(guī)模利用能夠有效提升生產(chǎn)效率，從而減少生產(chǎn)過程中的消耗和污染。推動智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，能夠有效節(jié)約資源、減少排放，成為建設(shè)“兩型社會”的重要支撐。

（四）提升國家核心競爭力的重要載體

大力推進(jìn)智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有助于保障我國國防安全、搶占全球科技制高點(diǎn)，從而有效提升國家核心競爭力。目前無人化戰(zhàn)爭已逐步成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主流，無人系統(tǒng)作為一類具備自主移動能力的智能機(jī)器人，其態(tài)勢感知、規(guī)劃決策、多機(jī)協(xié)同、運(yùn)動控制等都離不開智能機(jī)器人核心芯片的計(jì)算處理能力，本項(xiàng)目的研究有助于推動軍事智能化的發(fā)展，推動我國國防現(xiàn)代化進(jìn)程。而機(jī)器人核心芯片作為新一輪科技革命的典型產(chǎn)品，是衡量國家科技創(chuàng)新實(shí)力的重要標(biāo)志，目前我國在這個方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?，大力發(fā)展機(jī)器人核心芯片能夠快速推動我國相關(guān)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升國家核心競爭力。

三、智能機(jī)器人核心芯片的國際發(fā)展現(xiàn)狀

（一）政策規(guī)劃方面

近年來，全球性的芯片短缺給所有智能化產(chǎn)業(yè)都帶來了嚴(yán)重的影響，世界各主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)針對芯片發(fā)展制定了一系列政策規(guī)劃，圍繞技術(shù)革新、接口標(biāo)準(zhǔn)、財(cái)政計(jì)劃等全面布局，搶占芯片技術(shù)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)。

美國2020 年推出《2020 美國晶圓代工法案》，建議國會收緊芯片制造技術(shù)的瓶頸，以防止中國在未來幾年內(nèi)超越美國。隨后又推出《2021年美國創(chuàng)新與競爭法案》（USICA）主張對我國采取強(qiáng)硬的反制措施，提高美國與中國科技競爭的能力。歐盟委員會2020年發(fā)表了《歐洲處理器和半導(dǎo)體科技計(jì)劃聯(lián)合聲明》，預(yù)計(jì)投入1450 億歐元助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。日本2020 年發(fā)布了“綠色增長戰(zhàn)略”，將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。韓國2020 年宣布，將在未來5年內(nèi)投資950萬美元，發(fā)展5 nm以下半導(dǎo)體光刻工藝的材料技術(shù)。

各傳統(tǒng)芯片強(qiáng)國意圖依靠其豐富的經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，以及雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，在政策法規(guī)的引導(dǎo)下，憑借國家戰(zhàn)略達(dá)成各方共識，將優(yōu)勢資源引導(dǎo)至芯片領(lǐng)域，從而引領(lǐng)新一輪科技革命，進(jìn)一步加強(qiáng)其競爭優(yōu)勢。

（二）技術(shù)方面

在新一輪科技革命的浪潮中，機(jī)器人的應(yīng)用場景與作業(yè)需求日益復(fù)雜，對其環(huán)境感知、決策規(guī)劃、導(dǎo)航定位、運(yùn)動控制的算法算力提出了更高的要求。目前基于通用嵌入式處理器和可編程邏輯控制器的計(jì)算系統(tǒng)，不能滿足未來機(jī)器人的感知能力、認(rèn)知能力、靈敏運(yùn)動能力需求。因此，亟需研發(fā)新形勢下機(jī)器人核心芯片，融合最新的人工智能算法，提升機(jī)器人智能自主能力[6]。

在機(jī)器人智能算法方面，人工智能的賦能帶來了突飛猛進(jìn)式的發(fā)展[7]：①人工智能提高環(huán)境感知效率。面向目標(biāo)識別，提出了諸如SSD、YOLO、R-CNN等系列經(jīng)典框架，讓智能機(jī)器人可以模擬人類大腦的計(jì)算方式，依靠多層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大幅增強(qiáng)感知環(huán)境能力；②人工智能提升規(guī)劃決策能力。人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展大大提升了智能機(jī)器人規(guī)劃決策的自主性，面向高動態(tài)、高復(fù)雜、強(qiáng)對抗環(huán)境依然能夠正常開展作業(yè)任務(wù)；③人工智能強(qiáng)化多機(jī)協(xié)同能力。以“機(jī)動能量和信息互聯(lián)”為基礎(chǔ)、圍繞“模型算法與數(shù)據(jù)計(jì)算”的核心，智能機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自主作業(yè)為主，人機(jī)協(xié)同、機(jī)機(jī)協(xié)同的合作，這將成為未來智能機(jī)器人運(yùn)用的主要方式。人工智能技術(shù)在互操作、自主決策、集群控制算法等方面提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

在智能機(jī)器人計(jì)算硬件方面，正面臨摩爾定律失效的問題，并逐步朝著高能效、專用化、定制化等多元方向發(fā)展：①在通用人工智能芯片架構(gòu)上，逐漸向類腦化和神經(jīng)形態(tài)演化。2019年清華大學(xué)發(fā)布全球首款異構(gòu)融合類腦芯片——“天機(jī)”，讓自行車真正實(shí)現(xiàn)自動行駛，登上Nature封面[8]；②在制造工藝上，芯片制造進(jìn)入原子時(shí)代。2021年湖南大學(xué)、韓國三星高等技術(shù)研究院等在Nature上發(fā)表綜述文章，文章討論了二維半導(dǎo)體和傳統(tǒng)三維半導(dǎo)體的關(guān)鍵材料參數(shù)，總結(jié)了推動二維晶體管極限的途徑[9]；③在芯片設(shè)計(jì)上，未來人工智能（AI）自動設(shè)計(jì)或?qū)?shí)現(xiàn)。2021年谷歌大腦團(tuán)隊(duì)聯(lián)合斯坦福大學(xué)在Nature上發(fā)表一篇論文，基于AI 的芯片設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)，并將其應(yīng)用于Google I/O 2021大會上正式發(fā)布的下一代張量處理單元（TPU v4）加速器的產(chǎn)品中[10]。

在機(jī)器人智能算法與芯片硬件融合方面，類腦芯片是一種具有天然高能效優(yōu)勢的智能算法實(shí)體化解決方案。眾所周知，算法、算力與數(shù)據(jù)是人工智能技術(shù)發(fā)展的三架馬車，人工智能技術(shù)的引入增強(qiáng)了機(jī)器人的算法效能，各類傳感器為機(jī)器人引入了海量的數(shù)據(jù)，類腦芯片的出現(xiàn)成為了承接算法與數(shù)據(jù)的載體。智能機(jī)器人芯片信息處理單元的架構(gòu)也逐漸向仿生大腦結(jié)構(gòu)的方向轉(zhuǎn)變，“存算一體”的類腦芯片成為了人工智能技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，在運(yùn)行一些智能算法上具有高能效優(yōu)勢。其底端的非易失性核心器件也正逐步取代易失性核心器件，從而更好地實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境和復(fù)雜任務(wù)的智能計(jì)算功能。

（三）產(chǎn)業(yè)方面

智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)涉及到半導(dǎo)體、機(jī)器人以及人工智能等多個產(chǎn)業(yè)。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，加工制造設(shè)備的市場集中度較高，荷蘭、美國、日本的企業(yè)壟斷了全球芯片制造市場超過9成的份額[11]。在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上，國外整體上都處于強(qiáng)勢地位，在芯片設(shè)計(jì)、制造、封測上中下三個主要環(huán)節(jié)都占據(jù)著主導(dǎo)地位。機(jī)器人方面，目前工業(yè)機(jī)器人巨頭企業(yè)主要集中在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家。

因此，國際上智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一系列商業(yè)化平臺。2017 年11 月，英特爾中國研究院正式發(fā)布HERO機(jī)器人平臺，是專為智能機(jī)器人（包括服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、自動駕駛汽車等）打造的一套低功耗、高性能、體積小的異構(gòu)系統(tǒng)平臺方案。在該方案中，中央處理器（CPU）作為控制中心，與現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）和其他專用加速器芯片搭配，能夠提供優(yōu)異的性能。2018年12月，英偉達(dá)發(fā)布世界首款專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的芯片Jetson AGX Xavier。作為首款專為自主機(jī)器設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，Jetson AGX Xavier 的性能足以完成視覺測距、傳感器融合、定位與建圖、障礙物檢測以及對新一代機(jī)器人至關(guān)重要的路線規(guī)劃等任務(wù)。2020 年6 月，美國高通推出迭代產(chǎn)品機(jī)器人RB5平臺，成為高通專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的最先進(jìn)和高集成度整體解決方案，其在RB3基礎(chǔ)上提供了豐富的硬件、軟件和開發(fā)工具組合，助力開發(fā)者與廠商研制具有低功耗、高算力的下一代智能機(jī)器人，滿足消費(fèi)級、企業(yè)級、工業(yè)級以及專業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的要求。

四、我國發(fā)展智能機(jī)器人核心芯片的基礎(chǔ)優(yōu)勢及面臨的問題

（一）基礎(chǔ)優(yōu)勢

1.我國積極營造智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展環(huán)境

國家歷來重視基礎(chǔ)科技和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在歷次國家頂層宏觀政策中，都重點(diǎn)突出對機(jī)器人/芯片等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支持。2021 年3 月發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中更是提出在科技前沿領(lǐng)域要攻關(guān)集成電路技術(shù)，推動集成電路、機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提升制造業(yè)核心競爭力。與此同時(shí)，國家相關(guān)部委也在專項(xiàng)規(guī)劃、政策扶持、進(jìn)出口投資、區(qū)域發(fā)展和產(chǎn)業(yè)配套等方面提出了一系列政策文件，為國內(nèi)機(jī)器人/芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展培育市場和人才提供政策與資金保障。相較于其他國家，中國特色社會主義制度也能夠最大限度地整合社會資源，通過宏觀調(diào)控、政策規(guī)劃、金融財(cái)政等手段集中力量辦大事，為智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展保駕護(hù)航。

2.我國巨大的內(nèi)需市場為智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展提供強(qiáng)大動力

目前我國芯片市場規(guī)模正在擴(kuò)大，芯片產(chǎn)值逐年增加。統(tǒng)計(jì)顯示，在過去的五年時(shí)間中，我國芯片產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增值率超過了21%，達(dá)到了同期全球增速的近5 倍。依據(jù)世界半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，我國市場規(guī)模實(shí)現(xiàn)了跨越式的快速增長，市場份額達(dá)到了50.7%，高居全球第一。中國已經(jīng)成為了全球芯片市場不可或缺的重要組成。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，近年來我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系年均復(fù)合增長率超過15%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也已突破1000億元。而集成應(yīng)用的大幅拓展，使得國內(nèi)制造業(yè)機(jī)器人密度早在2019年就已達(dá)到187臺/萬人，明顯高于全球平均水平。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，市場擴(kuò)張速度更加迅猛。據(jù)相關(guān)資料顯示，2013—2021年全球服務(wù)機(jī)器人銷售額年均復(fù)合增長率為19.2%，2021 年其所占機(jī)器人市場的比重就已達(dá)36%。巨大的內(nèi)需市場是智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最強(qiáng)動力[12]。

3.我國擁有最為完整的工業(yè)體系，具備良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

中國是全球最大的制造業(yè)國家，工業(yè)門類齊全，擁有聯(lián)合國工業(yè)分類中39個工業(yè)大類、191個工業(yè)中類、525 個工業(yè)小類的完整工業(yè)體系，產(chǎn)值規(guī)模高居世界第一。完整的工業(yè)體系能夠大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，為智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供底層支撐。芯片關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)尤其是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈水平持續(xù)提升，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模得到快速增長并已初步形成較為完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，機(jī)器人行業(yè)發(fā)展水平已進(jìn)入世界第一方陣，隨著中國5G、人工智能、云計(jì)算等“新基建”的快速發(fā)展，將進(jìn)一步加快智能機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.我國高學(xué)位的“人口紅利”，形成獨(dú)特的人力資源優(yōu)勢

我國在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域（STEM）的畢業(yè)生常年高居世界首位，據(jù)《中國科技人才發(fā)展報(bào)告（2020）》顯示，我國研究與試驗(yàn)發(fā)展人員數(shù)量快速增長，年均增速超過7%，截至2020 年，人數(shù)達(dá)到了509.2萬，連續(xù)多年居世界第一。《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書（2019—2020年版）》的統(tǒng)計(jì)顯示，截至2019年年底，中國集成電路行業(yè)的直接從業(yè)人員規(guī)模達(dá)到了51.19 萬人。根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展態(tài)勢以及人均產(chǎn)值計(jì)算，截至2022年年底，該行業(yè)人才需求將突破74.45 萬人。2021 年國內(nèi)各大高校集成電路學(xué)院也如雨后春筍般成立，其中包括多所國家“雙一流”建設(shè)高校。從中長期看，基于持續(xù)的工程師紅利和世界前列的人工智能技術(shù)優(yōu)勢，中國有望比肩發(fā)達(dá)國家，引領(lǐng)未來機(jī)器人及芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5.國內(nèi)智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)邁出升級新步伐

近年來，我國機(jī)器人核心芯片產(chǎn)業(yè)在政策支持與市場需求的帶動下正快速發(fā)展[13]。目前國內(nèi)在芯片設(shè)計(jì)、芯片制造和機(jī)器人應(yīng)用等方面涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀企業(yè)。芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域是國內(nèi)發(fā)展最成熟，技術(shù)最全面，也是和國際一流水平最接近的領(lǐng)域。主要有深圳市海思半導(dǎo)體有限公司、中科寒武紀(jì)科技股份有限公司、北京地平線機(jī)器人技術(shù)研發(fā)有限公司等芯片設(shè)計(jì)公司。在芯片制造領(lǐng)域我國與世界領(lǐng)先水平還存在較大差距，但也在這個領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟，目前中芯國際集成電路制造（上海）有限公司、上海華虹（集團(tuán)）有限公司和合肥晶和集成電路股份有限公司三家公司位列全球芯片制造代工企業(yè)十強(qiáng)。在機(jī)器人領(lǐng)域我國也有長足的進(jìn)步，隨著市場進(jìn)一步擴(kuò)增，政策、研發(fā)投入力度持續(xù)加大，我國機(jī)器人發(fā)展迅速走強(qiáng)，出現(xiàn)了深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司、埃夫特智能裝備股份有限公司，沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司等一大批領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)秀企業(yè)。這些公司的快速發(fā)展，展示了我國智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)邁出新步伐。

（二）面臨的主要問題

雖然我國在智能機(jī)器人核心芯片方面已經(jīng)取得了顯著的成效，但對比全球產(chǎn)業(yè)同期發(fā)展現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)自主可控，仍然存在著一系列問題需要克服。

1.針對性的頂層設(shè)計(jì)缺失，戰(zhàn)略目標(biāo)不清晰

國家全局的頂層戰(zhàn)略如“全面深化改革”“中國制造2025”“十四五規(guī)劃”均對智能機(jī)器人芯片發(fā)展具有重要意義。然而，智能機(jī)器人芯片由于與機(jī)器人技術(shù)以及芯片技術(shù)關(guān)系緊密，具有其獨(dú)特的發(fā)展規(guī)律，上述國家全局戰(zhàn)略對于智能機(jī)器人芯片領(lǐng)域發(fā)展難以起到精準(zhǔn)戰(zhàn)略指導(dǎo)作用。近幾年，國家陸續(xù)出臺多項(xiàng)政策支持機(jī)器人和人工智能芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是2009年后政府明顯加快了政策措施出臺速度和力度，從頂層設(shè)計(jì)、財(cái)稅金融、示范應(yīng)用、人才培養(yǎng)等多角度發(fā)力支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策疊加效應(yīng)為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營造了良好的發(fā)展氛圍。然而，各部委制定的機(jī)器人和人工智能產(chǎn)業(yè)政策與當(dāng)前智能機(jī)器人以及其核心芯片的關(guān)聯(lián)性不完全匹配，缺乏針對智能機(jī)器人芯片的指向性政策，難以起到整體戰(zhàn)略的引領(lǐng)作用。

2. 多個技術(shù)環(huán)節(jié)自主可控率普遍較低，受制于人

國外智能機(jī)器人芯片的設(shè)計(jì)、制造、測試、生態(tài)構(gòu)建等，由于發(fā)展較早，技術(shù)壁壘較高，而國內(nèi)起步較晚，且嚴(yán)重依賴進(jìn)口，關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)難以實(shí)現(xiàn)自主可控，諸多方面技術(shù)難題亟需突破。主要問題在于平臺核心支撐能力不足，缺少支撐智能機(jī)器人芯片技術(shù)跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的互聯(lián)互通的平臺和集成開發(fā)環(huán)境；核心軟硬件產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，對國外產(chǎn)品依賴度高，特別是電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）、知識產(chǎn)權(quán)（IP）核、光刻機(jī)、硅晶圓、光刻膠等環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，自主可控率非常低（≤5%），幾乎全部依賴進(jìn)口；當(dāng)前我國芯片設(shè)計(jì)業(yè)發(fā)展迅速但總體小而分散，僅有三家公司營收過百億，與國際領(lǐng)先的高通公司、博通公司超1000億元的營收差距依舊很大，存在著多而不強(qiáng)，大而不強(qiáng)，快而不優(yōu)的問題，制約了智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片技術(shù)的發(fā)展。

3.高層次人才短缺嚴(yán)重，學(xué)科發(fā)展不平衡

隨著芯片行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國迫切需要一大批芯片行業(yè)領(lǐng)軍者。但由于各種內(nèi)外因素，特別是外國政府和領(lǐng)先的國際企業(yè)的限制。海外的高層次領(lǐng)軍人才很少回國效力。國內(nèi)高層次人才短缺嚴(yán)重的原因一方面是由于國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間段，經(jīng)驗(yàn)不足，在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、制造管理等方面的產(chǎn)業(yè)人才缺乏；另一方面是芯片專業(yè)的人才培養(yǎng)需要雄厚的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)，開設(shè)相關(guān)專業(yè)的師資隊(duì)伍不齊全，沒有足夠數(shù)量的高校，難以有效滿足快速擴(kuò)張的芯片制造企業(yè)對人才的龐大需求。

4.各行業(yè)環(huán)節(jié)發(fā)展不均衡，核心技術(shù)儲備不足

我國智能機(jī)器人芯片企業(yè)普遍弱小而分散，產(chǎn)品線少，資金實(shí)力不強(qiáng)，未形成合力，綜合競爭力遠(yuǎn)弱于國外芯片企業(yè)，并且國內(nèi)產(chǎn)品仍然主要集中在中低端市場，很多高端芯片核心技術(shù)仍待攻關(guān)突破和創(chuàng)新引領(lǐng)。國內(nèi)在智能機(jī)器人芯片EDA 設(shè)計(jì)工具、芯片體系架構(gòu)、芯片制造工藝、關(guān)鍵原材料以及軟硬件生態(tài)等芯片產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，尚無法脫離國外核心技術(shù)，尤其是高端芯片EDA 設(shè)計(jì)工具與高工藝光刻機(jī)必須依賴進(jìn)口，國內(nèi)在打通整個智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)鏈方面還有很長一段路要走。

五、我國智能機(jī)器人核心芯片技術(shù)發(fā)展路線論證分析

智能機(jī)器人有相對發(fā)達(dá)的“大腦”，在腦中起主要作用的是CPU。智能機(jī)器人智能程度的提高依賴于芯片處理能力的增強(qiáng)，現(xiàn)實(shí)是我國智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片，特別是處理功能芯片等關(guān)鍵部件存在自給率低、性能不高等突出問題。因此，提出可行的智能機(jī)器人自主可控專用芯片技術(shù)發(fā)展路線，對解決機(jī)器人發(fā)展的“卡脖子”問題，提高我國機(jī)器人的智能化和安全性具有重要的產(chǎn)業(yè)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

（一）技術(shù)體系框架

本文從智能機(jī)器人處理功能的芯片純設(shè)計(jì)方面著手，進(jìn)行算法芯片化設(shè)計(jì)技術(shù)體系規(guī)劃。該技術(shù)體系建議：從現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)（科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)技術(shù)）出發(fā)，剖析機(jī)器人關(guān)鍵算法，澄清關(guān)鍵算法芯片化技術(shù)，結(jié)合特定應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)，開展算法、電路、架構(gòu)、系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)研究，在技術(shù)節(jié)點(diǎn)不占優(yōu)勢的前提下，通過其他層面的變革性創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能提升，并試圖找到我國智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片自主可控發(fā)展的最優(yōu)方案。

（二）多架構(gòu)路線全面推進(jìn)智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展

算法是決定機(jī)器人功能的重要因素，如果把機(jī)器人與人類比，可以說算法相當(dāng)于人類的智慧與靈魂思想。按照功能類別來分，主流機(jī)器人算法主要可分為感知算法、規(guī)劃算法、控制算法等幾類。未來的智能機(jī)器人發(fā)展需要先進(jìn)的算法，同時(shí)應(yīng)著重于芯片的能效比，因此，通過軟硬件協(xié)同的算法芯片化設(shè)計(jì)是趨勢，也是以差異化方式實(shí)現(xiàn)我國智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片自主可控的必經(jīng)途徑。

為推動智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展，建議采用以下幾類處理技術(shù)體系模式（異構(gòu)并行方式）的并行發(fā)展路線。CPU作為計(jì)算系統(tǒng)（智能機(jī)器人也屬于一種計(jì)算系統(tǒng)）的運(yùn)算和控制核心，是信息處理、程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元，它是對系統(tǒng)內(nèi)的所有硬件資源進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。本文從處理角度出發(fā)，所有技術(shù)路線都包含CPU 作為主處理器。其中，圖形處理器（GPU）、FPGA 均是前期較為成熟的芯片架構(gòu)，屬于通用型芯片。專用集成電路（ASIC）屬于為AI 特定場景定制的芯片，可將ASIC 分為全數(shù)字ASIC AI 芯片和數(shù)?；旌洗嫠阋惑wAI芯片[14,15]。

1.路線1：CPU主處理器+GPU協(xié)處理器

AI 算法均可以通過CPU 實(shí)現(xiàn)，但CPU 缺乏并行性，對于AI 算法中需要大量的并行計(jì)算方式并不友好。GPU則具備并行的處理能力，也是目前實(shí)現(xiàn)AI計(jì)算最廣泛的方式。

2.路線2：CPU主處理器+FPGA協(xié)處理器

FPGA可設(shè)計(jì)為非馮·諾依曼架構(gòu)，使得其在運(yùn)算單元和存儲單元間的信息交換量大幅降低，因此具有流水線處理和響應(yīng)迅速的特點(diǎn)。

3.路線3：CPU主處理器+ASIC協(xié)處理器

AI算法穩(wěn)定后，AI芯片可采用ASIC設(shè)計(jì)方法進(jìn)行全定制，使性能、功耗和面積等指標(biāo)面向深度學(xué)習(xí)算法做到最優(yōu)。

（1）路線3.1：CPU 主處理器+全數(shù)字ASIC AI協(xié)處理器。AI 算法中很多的乘累加操作（MAC）可采用“類存算一體”方式進(jìn)行全數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)，具有更高的能效性能。

（2）路線3.2：CPU主處理器+數(shù)模混合存算一體AI 協(xié)處理器。通用處理架構(gòu)存在馮·諾依曼瓶頸，即運(yùn)算與存儲分離，導(dǎo)致大部分的能量消耗在運(yùn)算單元和存儲單元的通信上。成熟非易失性存儲器件或新興非易失性存儲器件結(jié)合交叉陣列架構(gòu)具有天然的一步實(shí)現(xiàn)AI算法中密集的MAC操作的特性，從而具有實(shí)現(xiàn)完全“存算一體”新計(jì)算范式的能力。

（三）技術(shù)路徑與技術(shù)方案分析

分析智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片技術(shù)路線，其實(shí)就是分析路線中協(xié)處理器運(yùn)行AI 算法的特點(diǎn)和他們的自主程度，智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片自主可控技術(shù)路線分析如下 [16～19]。

1.路線1：CPU主處理器+GPU協(xié)處理器

該路線是目前最成熟、最易于實(shí)現(xiàn)相對自主可控的方式，短期可通過自研算法實(shí)現(xiàn)相對自主可控，長期需自研芯片實(shí)現(xiàn)自主可控。但也應(yīng)該注意存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閲a(chǎn)CPU沒有自主指令集系統(tǒng)，并不能說是完全的自主可控產(chǎn)品，而景嘉微電子股份有限公司作為唯一的自主GPU生產(chǎn)商，競爭風(fēng)險(xiǎn)過于集中。

CPU 和GPU 都是通用處理器，技術(shù)成熟，國外有先發(fā)優(yōu)勢，國內(nèi)受到嚴(yán)重的技術(shù)限制，國內(nèi)外差距大。雖然在該技術(shù)路線上很容易被“卡脖子”，但在該技術(shù)路線上實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人芯片自主可控非常有必要：一是反哺增強(qiáng)CPU 和GPU 的自主可控能力；二是結(jié)合特定應(yīng)用實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化提高智能機(jī)器人芯片的安全性和智能性。這也是在現(xiàn)階段基礎(chǔ)上最現(xiàn)實(shí)的技術(shù)路線，針對特定應(yīng)用場景，依靠自研算法提升性能，有利于AI 算法技術(shù)的提升，以“直道追趕+差異化應(yīng)用”方式突破封鎖。

2.路線2：CPU主處理器+FPGA協(xié)處理器

理論上，F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)任意ASIC和數(shù)字信號處理（DSP）的邏輯功能。而實(shí)際應(yīng)用中，開發(fā)人員可通過FPGA的EDA軟件來修改芯片，而不是替換和重新設(shè)計(jì)芯片。FPGA 的開發(fā)流程不涉及掩模和流片等步驟，使得開發(fā)周期可以縮減。在當(dāng)前AI企業(yè)級應(yīng)用中，F(xiàn)PGA占據(jù)了主導(dǎo)地位。

FPGA流片成本高昂，實(shí)現(xiàn)同樣的AI應(yīng)用，制作FPGA 芯片的成本可能會超過ASIC 的成本10 倍以上。為適應(yīng)下游用戶復(fù)雜多樣的需求和應(yīng)用，F(xiàn)PGA 的門電路集成度往往很高，然而具體到某一應(yīng)用，冗余的門電路會提升FPGA 的功耗。在功耗敏感的領(lǐng)域中，這是非常致命的缺陷。而另一方面，作為AI 算法ASIC 芯片化的前期驗(yàn)證路線，F(xiàn)PGA具有較短的研究周期和較低的成本。

3.路線3：CPU主處理器+ASIC協(xié)處理器

路線3.1 屬于電路級“存算一體”路線，即用數(shù)字“類存算一體”方式實(shí)現(xiàn)MAC 操作，相對于路線3.2，該路線實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性較高，但并行性和能效比要低。路線3.2 是器件級“存算一體”路線，即采用的固定存儲器（NVM）本身具有存儲和計(jì)算功能，這些器件結(jié)合Crossbar array 架構(gòu)在MAC操作上具有天然的優(yōu)勢，并且單位器件可具有多級狀態(tài)，發(fā)展?jié)摿薮?。兩種ASIC AI 芯片技術(shù)路線具有針對特定應(yīng)用執(zhí)行智能機(jī)器人邊緣（在機(jī)器人領(lǐng)域，這里邊緣指代近感知端）部署的潛力，簡單的任務(wù)可以自行處理，提高系統(tǒng)效率。國外AI 芯片尚未形成明顯壓倒性優(yōu)勢，國內(nèi)起步不算晚，國外尚未完全形成技術(shù)壟斷，有利于在工藝制程技術(shù)不占優(yōu)勢的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的超越。

總體上，在成熟度方面：路線1＞路線2＞路線3.1＞路線3.2（能效比/自主可控）；在潛力方面：路線3.2＞路線3.1＞路線2＞路線1（見表1）。雖然路線3的成熟度相對較低，但也意味著該領(lǐng)域存在著更多的技術(shù)自主可控機(jī)會，在這些領(lǐng)域也涌現(xiàn)了有代表性的中國公司。建議加大力度布局前沿技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)“換道超車”。同時(shí)，在通用芯片領(lǐng)域受限于摩爾定律放緩，而機(jī)器學(xué)習(xí)規(guī)模指數(shù)級增長的機(jī)遇下，緊抓高端芯片先進(jìn)工藝制程關(guān)鍵、核心技術(shù)攻關(guān)，由“直道追趕”到“直道趕超”。全面布局，為實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人系統(tǒng)芯片自主可控打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 技術(shù)路徑特點(diǎn)與比較分析

六、我國智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展思路、重點(diǎn)任務(wù)與戰(zhàn)略目標(biāo)

（一）基本策略

緊密圍繞解決智能機(jī)器人芯片“卡脖子”難題，服務(wù)我國科技穩(wěn)步快速發(fā)展的總目標(biāo)，在分析總結(jié)國內(nèi)外芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢、發(fā)展方向，調(diào)研我國在機(jī)器人芯片領(lǐng)域所存在的優(yōu)勢和不足的基礎(chǔ)上，提出以下五個方面的發(fā)展思路。

直面困難，自力更生。當(dāng)前國際形勢風(fēng)云變幻，國家安全和發(fā)展環(huán)境復(fù)雜多變，未來一個時(shí)期又是我國實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的關(guān)鍵期，對我國各個領(lǐng)域的科技支撐能力提出了更高的要求。我國智能機(jī)器人芯片發(fā)展戰(zhàn)略首要就是在當(dāng)前時(shí)代背景和國際環(huán)境下，正視我國在芯片領(lǐng)域面臨的“卡脖子”問題。自覺踐行和大力弘揚(yáng)“兩彈一星”精神、載人航天精神等新時(shí)代科學(xué)家精神。制定長期發(fā)展戰(zhàn)略，做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備，舉國家之力，打破國外對高端芯片的技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)新時(shí)代科技新長征的最終勝利。

頂層設(shè)計(jì)，戰(zhàn)略布局。智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、芯片產(chǎn)業(yè)、芯片應(yīng)用產(chǎn)業(yè)等諸多行業(yè)密切相關(guān)，關(guān)乎我國國防裝備、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等方方面面。需真正從國家的高度對機(jī)器人芯片的發(fā)展提出綱領(lǐng)性、統(tǒng)攬性的謀劃。不能將該領(lǐng)域的發(fā)展寄希望于外來的技術(shù)支持，寄希望于設(shè)備的進(jìn)口，而是將其作為國家科技重要支柱性產(chǎn)業(yè)來抓。做好從基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)突破到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用落地的全鏈條總體規(guī)劃，注重對國家長期發(fā)展的支持。

強(qiáng)調(diào)整體，重點(diǎn)突破。機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是涉及面廣、影響力大、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、制約關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)工程，某一環(huán)節(jié)不足很容易形成木桶效應(yīng)。發(fā)展自主可控的智能機(jī)器人芯片需要重視其相關(guān)各方面的有機(jī)聯(lián)系，做到整體推進(jìn)。同時(shí)，系統(tǒng)工程需要重點(diǎn)突破，善于抓“牛鼻子”，找突破點(diǎn)，或“剝繭抽絲”，或“快刀斬亂麻”，方式方法得當(dāng)，就能起到“四兩撥千金”的作用。

夯實(shí)基礎(chǔ)，擴(kuò)大優(yōu)勢。近幾十年，我國機(jī)器人、芯片等領(lǐng)域的技術(shù)及應(yīng)用更多是規(guī)模上“量”的增長，走的是“買來主義”路線，實(shí)際的機(jī)器人芯片基本技術(shù)和工藝，高端芯片的設(shè)計(jì)研究和應(yīng)用雖有進(jìn)步，但跟國外先進(jìn)水平還有很大差距。要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控的轉(zhuǎn)變，需要充分挖掘和發(fā)揮我國所具有的集中力量辦大事體制優(yōu)勢，繼續(xù)擴(kuò)大我國在市場需求、生產(chǎn)加工、人才儲備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的發(fā)展優(yōu)勢，尤其注重在全球競爭的環(huán)境中揚(yáng)長避短，積極搶占新一輪科技與產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。

深耕本土，面向世界。我國擁有世界最大的智能機(jī)器人芯片既有市場和潛在市場，這成為我國芯片發(fā)展的不竭動力。我國芯片產(chǎn)業(yè)應(yīng)該充分立足本國市場，挖掘好本國需求，發(fā)揮好本土優(yōu)勢，從本土市場起步才能最終走向世界。同時(shí)我國科技與社會發(fā)展對機(jī)器人芯片需求迫切，也需要在借鑒歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分立足我國國情，處理好產(chǎn)品進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)之間的關(guān)系，勇敢探索一條適合我國國情的機(jī)器人專用芯片發(fā)展道路。

總之，需認(rèn)真總結(jié)提煉我國在機(jī)器人芯片發(fā)展過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，準(zhǔn)確把握世界發(fā)展趨勢和新時(shí)代國家整體發(fā)展需求和方向，立足新時(shí)代我國基本國情，充分發(fā)揮我國在機(jī)器人芯片方面的各種優(yōu)勢并將之與現(xiàn)階段芯片技術(shù)發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律有機(jī)結(jié)合，探索出一條具有中國特色的智能機(jī)器人芯片發(fā)展之路。

（二）重點(diǎn)任務(wù)與發(fā)展路線圖

我國智能機(jī)器人芯片發(fā)展要準(zhǔn)確把握全球信息技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域發(fā)展賦予的重大機(jī)遇，站在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和芯片產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展全局的角度，充分總結(jié)歷史發(fā)展經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，瞄準(zhǔn)未來科技發(fā)展戰(zhàn)略制高點(diǎn)，以問題為牽引，以需求為導(dǎo)向，圍繞自主可控發(fā)展中國智能機(jī)器人芯片的總目標(biāo)，著力布局以下重點(diǎn)任務(wù)：①做好中國智能機(jī)器人芯片發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)。②制定智能機(jī)器人芯片的發(fā)展路線。③做好智能機(jī)器人芯片的產(chǎn)業(yè)布局。④構(gòu)建智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)協(xié)同優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。⑤制定釋放市場和人才創(chuàng)新活力的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。⑥明確自主可控與國際協(xié)作發(fā)展的邊界。⑦重點(diǎn)推動智能機(jī)器人芯片的應(yīng)用落地。

我國智能機(jī)器人芯片發(fā)展就是以實(shí)現(xiàn)解決機(jī)器人專用芯片“卡脖子”難題、服務(wù)中國科技穩(wěn)步快速發(fā)展為總目標(biāo)，力爭到2035年左右建設(shè)成為智能機(jī)器人芯片強(qiáng)國，機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)自主、可控、完善、協(xié)同、高效，對國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展支撐作用顯著增強(qiáng)。我國智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展路線圖如圖1所示，實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)可分“三步走”。

圖1 我國智能機(jī)器人核心芯片發(fā)展路線圖

第一步，到2025年，全國上下自主可控發(fā)展機(jī)器人芯片的共識強(qiáng)烈，自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，掌握一批關(guān)鍵核心技術(shù)，優(yōu)勢領(lǐng)域競爭力進(jìn)一步增強(qiáng)，尤其在芯片設(shè)計(jì)、中低端芯片的加工、芯片的產(chǎn)業(yè)化融合等領(lǐng)域進(jìn)步明顯，機(jī)器人芯片對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效作用逐步凸顯。自主可控智能機(jī)器人芯片與發(fā)達(dá)國家芯片產(chǎn)業(yè)跟跑差距不斷縮小。

第二步，到2030年，建成自主創(chuàng)新的機(jī)器人芯片研發(fā)體系，關(guān)鍵核心技術(shù)和應(yīng)用達(dá)到世界領(lǐng)先水平，全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)安全可控，在全球價(jià)值鏈中的地位明顯提升，新型機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)基本形成，低中高全覆蓋的芯片設(shè)計(jì)、加工、制造、應(yīng)用完整產(chǎn)業(yè)集群涌現(xiàn)，機(jī)器人芯片對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的支撐作用持續(xù)增強(qiáng)。自主可控智能機(jī)器人芯片與發(fā)達(dá)國家芯片產(chǎn)業(yè)并跑態(tài)勢基本達(dá)成。

第三步，到2035年，形成創(chuàng)新引領(lǐng)優(yōu)勢，建成全球領(lǐng)先的機(jī)器人芯片體系，新型機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步完善，芯片技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)與各個領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，芯片對經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的支撐作用大幅提升。自主可控智能機(jī)器人芯片實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)跑。

七、對策建議

（一）將智能機(jī)器人芯片自主可控上升為國家戰(zhàn)略

建議制定“智能機(jī)器人芯片自主可控發(fā)展戰(zhàn)略”，明確智能機(jī)器人芯片的自主可控發(fā)展在國家總體戰(zhàn)略規(guī)劃中的突出地位。成立智能機(jī)器人芯片發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)籌實(shí)施。組織涵蓋科技、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、交通、通信、城市規(guī)劃等不同領(lǐng)域的頂級專家成立智能機(jī)器人芯片自主可控發(fā)展專家咨詢委員會，為智能機(jī)器人芯片發(fā)展提供決策支撐，統(tǒng)籌推進(jìn)機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)、芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，圍繞體制機(jī)制改革、特色市場環(huán)境搭建、自主創(chuàng)新體系建設(shè)、智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)、專用智能芯片產(chǎn)業(yè)和集群等重點(diǎn)任務(wù)，制定目標(biāo)清晰、方向明確、措施得力的頂層設(shè)計(jì)。

（二）設(shè)立智能機(jī)器人芯片重大科技專項(xiàng)

面向各大應(yīng)用領(lǐng)域?qū)C(jī)器人及機(jī)器人芯片的重大迫切需求，抓住機(jī)器人與芯片不斷深入融合發(fā)展的重大變革機(jī)遇，設(shè)立智能機(jī)器人芯片重大科技專項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人芯片領(lǐng)域核心和關(guān)鍵技術(shù)全面自主可控。智能機(jī)器人芯片重大科技專項(xiàng)要以戰(zhàn)略性、全局性、前瞻性、關(guān)鍵性技術(shù)需求為牽引，發(fā)揮國家實(shí)驗(yàn)室、國家工程研究中心等平臺優(yōu)勢，重點(diǎn)圍繞芯片基礎(chǔ)科學(xué)及工藝的芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封測技術(shù)，圍繞智能感知、認(rèn)知、交互、規(guī)劃、控制、協(xié)同的機(jī)器人技術(shù)，圍繞算法芯片融合的模型壓縮、算法融合、新型架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，以及圍繞工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、自主無人系統(tǒng)、特種機(jī)器人、智慧交通系統(tǒng)的智能機(jī)器人芯片應(yīng)用技術(shù)等為重點(diǎn)，為智能機(jī)器人芯片做好技術(shù)儲備，促進(jìn)我國機(jī)器人領(lǐng)域在核心理論和關(guān)鍵技術(shù)方面全面趕超世界先進(jìn)水平。智能機(jī)器人芯片重大科技專項(xiàng)資金來源可從應(yīng)用市場獲取，主要依托機(jī)器人應(yīng)用的相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的稅收紅利，在確保一定政府資金投入的基礎(chǔ)上，形成多元化的投入機(jī)制。

（三）出臺激勵智能機(jī)器人芯片技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用政策

國務(wù)院印發(fā)的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》（2020 年）[20]強(qiáng)調(diào)，集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。隨后，我國集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有力支撐了國家信息化建設(shè)，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)健康發(fā)展。建議在此框架內(nèi)，突出“自主可控”的總體指導(dǎo)思想，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重發(fā)展，出臺面向智能機(jī)器人領(lǐng)域的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展詳細(xì)落地政策，在財(cái)稅、投融資、研究開發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識產(chǎn)權(quán)、市場應(yīng)用、國際合作等方面繼續(xù)明確在機(jī)器人專用芯片領(lǐng)域的專項(xiàng)措施。由智能機(jī)器人芯片發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組推進(jìn)各部門、各地方盡快制定具體配套政策，加快政策落地，確保取得實(shí)效，推動我國智能機(jī)器人芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

（四）落實(shí)智能機(jī)器人芯片人才培養(yǎng)發(fā)展措施

支撐和決定智能機(jī)器人芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于人才。建議我國出臺政策措施，重點(diǎn)推進(jìn)“政產(chǎn)學(xué)研”多方協(xié)同的研發(fā)機(jī)制，不斷加強(qiáng)芯片產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度、提升產(chǎn)業(yè)研發(fā)能力、縮小產(chǎn)業(yè)的技能缺口。首先，推動深層次產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)。重視和加快機(jī)器人、半導(dǎo)體、集成電路相關(guān)學(xué)科的人才培養(yǎng)開發(fā)，鼓勵各類研發(fā)機(jī)構(gòu)、高校、科研院所與高新區(qū)企業(yè)、基地載體等各類組織開展多種形式的高層次、緊缺和骨干專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)合作。另外，完善人才評價(jià)和激勵機(jī)制，完善鼓勵創(chuàng)新創(chuàng)造的分配激勵機(jī)制，形成有效的正向激勵，使人才能夠充分發(fā)揮創(chuàng)新潛能。全面調(diào)動人才的積極性，發(fā)揮創(chuàng)新潛能與活力。再者，積極引進(jìn)高端人才，完善人才集聚機(jī)制，加大對全球芯片產(chǎn)業(yè)高端人才的吸引力度，根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求開展人才與企業(yè)、人才與項(xiàng)目對接活動，拓展全球技術(shù)研發(fā)、制造等理工科類人才流入國內(nèi)芯片行業(yè)的渠道。最后，構(gòu)建專業(yè)化人才服務(wù)體系，為芯片產(chǎn)業(yè)高層次人才的科技研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、市場拓展等提供深層次增值服務(wù)，支持打造適合人才長期發(fā)展的良好生態(tài)，聚集人才并留住人才。