國產(chǎn)機器人芯片技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著智能機器人在工業(yè)制造、醫(yī)療保健、家庭服務(wù)等多領(lǐng)域的迅速發(fā)展，芯片作為其核心部件的重要性愈發(fā)凸顯。國產(chǎn)芯片在這一領(lǐng)域已取得了相當?shù)某煽儭?/p>

• 技術(shù)性能方面：國產(chǎn)芯片近年長足發(fā)展，技術(shù)水平、產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性逐步與國際知名品牌接軌甚至超越。例如在智能機器人的控制系統(tǒng)中，芯片的高速運算和大容量存儲能力可確保機器人系統(tǒng)快速響應(yīng)、高效工作；在感知和導航系統(tǒng)方面，芯片強大性能和高精度能為機器人提供準確感知和導航信息，以適應(yīng)不同環(huán)境工作。

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• 市場優(yōu)勢方面：

• 貼合本土需求：擁有國內(nèi)龐大市場需求，能更好滿足國內(nèi)消費者要求。比如針對國內(nèi)特殊的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境或者家庭服務(wù)場景等，國產(chǎn)芯片可依據(jù)本土需求進行定制化研發(fā)和生產(chǎn)。

• 價格競爭力：價格相對較低，在智能機器人行業(yè)有著明顯價格競爭優(yōu)勢。這有助于國內(nèi)機器人企業(yè)降低成本，特別是對于中低端機器人市場的拓展意義重大，能讓更多企業(yè)和消費者有能力采用機器人技術(shù)。

• 研發(fā)實力提升：大量企業(yè)投入研發(fā)，技術(shù)進步和創(chuàng)新形成可觀研發(fā)實力，而且在多個領(lǐng)域也已經(jīng)取得了突破性成果。像在一些特定的機器人功能芯片研發(fā)上，一些國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)有自主的技術(shù)方案。

國產(chǎn)機器人芯片技術(shù)的發(fā)展障礙

• 高端技術(shù)瓶頸：

• 關(guān)鍵核心技術(shù)依賴進口：目前在高端工業(yè)機器人核心技術(shù)方面，仍依賴于進口。例如，日本的納博特斯克以及哈默納科幾乎壟斷了全球機器人75%的減速器市場，中國工業(yè)機器人所需精密減速器國產(chǎn)化率不到30%，這間接影響了國產(chǎn)機器人芯片在高端應(yīng)用場景下的匹配和發(fā)展，因為高端機器人對 chip需要精確的信號處理和控制，與之關(guān)聯(lián)的減速器等部件的性能會影響芯片的工作效率等維度性能評估。

• 研發(fā)能力與國際先進有差距：從專利申請數(shù)量來看，日本在工業(yè)機器人領(lǐng)域有2.2萬件專利申請，而中國不到6000件，且技術(shù)含量相對較低，在高端芯片的研發(fā)能力、設(shè)計架構(gòu)方面與國際芯片巨頭英偉達等相比存在一定差距，導致難以生產(chǎn)出在高性能計算、低功耗等多重性能兼具且平衡的產(chǎn)品。

• 市場競爭壓力：

• 外資企業(yè)市場份額占優(yōu)：在2020年中國工業(yè)機器人市場中，外資工業(yè)機器人廠商占據(jù)了47%的市場份額，其中日本的發(fā)那科、安川以及瑞士的ABB、德國庫卡機器人四大家族拿下了28%的市場份額。這些外資企業(yè)往往有自己穩(wěn)定的芯片提供商或者自研芯片體系，國產(chǎn)芯片想要進入其機器人產(chǎn)品體系面臨重重困難。

• 外資品牌優(yōu)勢擠壓：國外芯片企業(yè)如英偉達等，憑借在芯片行業(yè)多年的積累，技術(shù)實力強、品牌知名度高。加上其在全球芯片市場長期建立的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，使得很多國際知名機器人企業(yè)更傾向于選擇這些外資芯片品牌，國產(chǎn)芯片品牌在開拓市場時受到既有國際芯片品牌的擠壓。

未來幾年國產(chǎn)機器人芯片技術(shù)的突破方向

• 技術(shù)研發(fā)方向：

• 強化與國內(nèi)企業(yè)合作深度：在本體制造、共性技術(shù)等方面加強與國內(nèi)機器人企業(yè)和零部件企業(yè)合作。比如與國內(nèi)致力于機器人本體加工生產(chǎn)企業(yè)合作，雙方就機器人不同功能需求下芯片的特性進行共同研發(fā)，從機械加工到裝配環(huán)節(jié)全面考慮芯片與之適配的性能提升方向。

• 重點突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸：提高芯片算力和算法，確保機器人能夠?qū)崿F(xiàn)復雜任務(wù)的精準控制和高效決策。比如對機器人運動控制、視覺識別算法等方面的持續(xù)優(yōu)化，像目前對于3D視覺技術(shù)在高端機器人場景應(yīng)用的芯片支持可以是一個重點攻關(guān)方向。再者提升機器人芯片的低功耗、高可靠性等核心特性。例如針對服務(wù)型機器人長時間工作不能及時充電的情況，研發(fā)低功耗芯片；或者對于工業(yè)機器人復雜惡劣生產(chǎn)環(huán)境下高可靠性芯片的研發(fā)等。

• 產(chǎn)品應(yīng)用方向：

• 拓展智能機器人細分市場：在傳統(tǒng)工業(yè)機器人之外，發(fā)力服務(wù)機器人、特種機器人等小眾但潛力大的市場。例如老年陪伴機器人市場，針對該類機器人對的特殊需求研發(fā)對應(yīng)的專用芯片；特種機器人如在深海探測領(lǐng)域工作的機器人，芯片需要適應(yīng)高壓、低溫等極端環(huán)境。

• 推動全產(chǎn)業(yè)鏈的本土化：推動芯片與其他關(guān)鍵零部件、軟件等國產(chǎn)化的協(xié)同發(fā)展。以機器人控制器為例，如果能實現(xiàn)芯片與控制器的高度國產(chǎn)自主化，并且兩者能無縫對接優(yōu)化，可以提升國產(chǎn)機器人整體競爭力。

國際機器人芯片技術(shù)對國產(chǎn)的影響

• 競爭壓力與技術(shù)封鎖方面：

• 技術(shù)壟斷壓力：國際芯片巨頭在技術(shù)上的領(lǐng)先，占據(jù)大量市場份額，對國產(chǎn)芯片的發(fā)展產(chǎn)生擠壓。以英偉達為例，其芯片產(chǎn)品在人工智能、機器人等性能上優(yōu)勢明顯，并且在全球構(gòu)建了一套以其芯片為核心的機器人研發(fā)和應(yīng)用生態(tài)體系，國產(chǎn)芯片企業(yè)要在全球市場打破這種技術(shù)壟斷局面艱難。

• 技術(shù)封鎖影響：美國等國對芯片技術(shù)的出口管制等限制政策嚴重影響了國產(chǎn)機器人芯片的發(fā)展。例如近期美國對英偉達等的芯片出口管制更新，阻止其向中國出口先進的AI芯片，這對本國機器人企業(yè)獲取高性能芯片帶來挑戰(zhàn)，因為目前機器人行業(yè)對于高算力芯片應(yīng)用量逐步提升，這也倒逼了國內(nèi)機器人芯片企業(yè)加速自主研發(fā)進程。

• 技術(shù)借鑒與合作啟示方面：

• 技術(shù)研發(fā)思路借鑒：國際先進企業(yè)在機器人芯片研發(fā)的技術(shù)路線如英偉達在芯片算力提升、算法優(yōu)化和與機器人應(yīng)用場景適配等科研投入的方向，可以為國產(chǎn)芯片企業(yè)提供參考思路。例如英偉達通過AI機器人研究實驗室不斷探索新的算法和架構(gòu)等經(jīng)驗值得借鑒。

• 合作機會探索：在部分非敏感技術(shù)環(huán)節(jié)可能存在與國際企業(yè)合作的機會。比如一些國際企業(yè)布局全球市場可能需要與中國本土企業(yè)進行本地化應(yīng)用開發(fā)的合作，這時候國產(chǎn)芯片企業(yè)可以抓住機會吸收先進技術(shù)和管理經(jīng)驗。

國產(chǎn)機器人芯片技術(shù)的政策支持

• 國家級政策引導機器人芯片產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展：

• 綜合性戰(zhàn)略規(guī)劃層面：中央政府部門出臺政策明確機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標。最早可追溯到2006年國務(wù)院發(fā)布的《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006 - 2020年)》就把機器人作為重點科技項目推進，設(shè)定機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的階段性目標。且當前我國的機器人產(chǎn)業(yè)政策重視扶持發(fā)展機器人關(guān)鍵零部件等核心技術(shù)，圍繞智能化技術(shù)向整機研發(fā)創(chuàng)新為主的機器人政策，這些戰(zhàn)略規(guī)劃為機器人芯片技術(shù)在整個機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的定位提供了方向。

• 專項性支持計劃層面：目標更為細化，措施指向性更明確。例如《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》提出通過財稅支持政策、發(fā)揮行業(yè)組織作用等方式在機器人控制器、減速器等核心技術(shù)上取得突破，并培育機器人龍頭企業(yè)，形成規(guī)?；痉稇?yīng)用，芯片與控制器等關(guān)聯(lián)緊密，間接促使國產(chǎn)芯片技術(shù)的發(fā)展。

• 地方級政策促進機器人芯片的應(yīng)用與區(qū)域創(chuàng)新：

• 各地設(shè)定具體目標推動機器人產(chǎn)業(yè)包括芯片應(yīng)用：各地根據(jù)自身發(fā)展情況設(shè)定了關(guān)于機器人產(chǎn)業(yè)的具體發(fā)展目標。如廣東省提出到2020年要建立建成國內(nèi)領(lǐng)先的機器人制造產(chǎn)業(yè)基地、機器人制造和集成企業(yè)、機器人及其配套產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值需要達到1000億元等，這樣的目標設(shè)定也會帶動本地區(qū)機器人企業(yè)對芯片的需求，從市場應(yīng)用端推動國產(chǎn)芯片企業(yè)的發(fā)展。

• 面向應(yīng)用的政策鼓勵機器人芯片的市場化：因為不斷上漲的勞動力成本和制造業(yè)外遷壓力，地方政府出臺面向應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)政策。比如東莞出臺《關(guān)于大力發(fā)展機器人智能裝備產(chǎn)業(yè)打造有全球影響力的先進制造基地實施方案》，提出每年設(shè)不低于2億元的“機器換人”專項資金，機器人芯片市場必然伴隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。

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