1. 研制打印机核心SoC芯片的背景科普解读

集成电路是国家高度重视的战略领域。进入本世纪以来，我国高速发展的电子信息产业对集成电路的需求增长迅猛。随着整个信息网络建设的扩大，在一些特定领域、重点行业对信息安全和自主化发展的需求不断提高。集成电路作为核心技术，已成为信息网络中国产自主替代和技术转型升级的关键环节之一。为了避免因信息化建设对外的依存度过高而制约信息产业的可持续发展，为大幅度提升我国自主创新能力和信息安全保障能力，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，国务院于2006年开始组织编制重大专项的实施计划，2008年4月国务院常务会议批准并启动实施核心电子器件、高端通用芯片及基础软件国家科技重大专项，大力支持国产芯片自主化研制。

打印机是一个技术密集型、高附加值的高科技产业，是办公网络及自动化的重要计算机外设，更是办公网络信息安全的关键设备。然而，这一产业的核心技术和专利多年来却一直被极少数美日等发达国家的国际跨国公司所垄断，特别是作为打印机核心技术的SoC控制芯片，更被牢牢控制在少数几个有强大芯片研发能力的美日芯片设计企业中。这严重威胁着我国党、政、军、企、校等各类单位的办公网络信息安全。在打印机产业上，缺少核心SoC芯片的中国打印整机及耗材厂商，犹如套上枷锁，屡屡受制，更难提发展超越。

打印机核心SoC芯片主要包括打印机主控SoC芯片和耗材SoC芯片两类。打印机主控SoC芯片是打印机主控板的核心组成部分，负责打印、扫描、复印、传真等打印机业务，包括对控制面板/打印引擎/扫描引擎/USB等外部接口进行控制，并提供图像处理流水/打印业务/扫描业务/复印业务等软件运行的平台。打印机主控SoC芯片是特定行业领域高度定制化的系统芯片，涉及到激光扫描控制、图像扫描采集控制、机械传动控制、传真控制、显影定影控制、图像处理和图像传输等整套技术，这需要系统的理论研究和产业的工程技术深度融合。如果没有打印机整机企业的产业牵引和高校相关领域的研究探索，一般芯片设计公司很难单独完成研制，这也导致打印机主控SoC芯片在国内长期处于空白阶段。

打印机耗材SoC芯片是打印机硒鼓、粉盒和墨盒等耗材的核心组成部分，负责存储耗材特征信息、与打印机主控SoC芯片交互认证并记录耗材的使用状态。打印机耗材SoC芯片是内置CPU、存储单元、加密单元、接口单元等的安全芯片，其在打印全程中与主控SoC进行通信交互，是极易被忽视的打印信息安全重要节点。耗材芯片的安全性还体现在商业价值保护上，是厂商识别真伪耗材的手段，用于维护打印机厂商在耗材上的核心利润。因此，耗材芯片如何在性能、安全和成本之间获得良好平衡，更多的应用国产IP或安全标准，优化安全架构设计，提高自主可控度，这些都是重要的突破点。

从办公打印信息安全方面考虑，打印机信息处理的高安全性需要从提高主控芯片和耗材芯片两方面的安全可控度来确保。当前，国内打印机耗材芯片安全性防护不足或国外的控制芯片不可控（存在被植入恶意程序的可能等），时常导致打印信息泄露，甚至威胁其所连接的整个计算机网络，造成重大信息安全事件（如海湾战争中伊拉克空指部打印机芯片被更换和植入病毒导致的全面瘫痪事件）。

为了打破打印机的关键技术垄断和解决办公打印的安全隐患，项目团队通过整机牵引和产研协同，基于国产CPU等关键IP技术和国家商用密码体系的安全标准，探索和研制系列打印机核心SoC芯片，构建自主可控的打印机核心芯片软硬件生态，解决办公网络信息安全问题，形成具备自主核心芯片的国产打印机规模化量产和国产替代，为我国打印机信息安全和国产打印机高端化发展提供有力支撑。

2. 研制电力专用SoC芯片的背景科普解读

长期以来，国内电力终端芯片主要依赖国外进口，特别是中高端电力芯片，进口芯片处于绝对的垄断地位。虽然低端电力芯片如智能电表芯片已实现部分国产化，但是绝大多数的国产化芯片采用了ARM架构内核，核心技术非自主可控，存在原生安全隐患。通用芯片CPU实现电力应用场景的算法计算，存在计算性能瓶颈；部分高端电力终端芯片引入FPGA模块，能够提升计算速度但同时伴随着功耗和成本的大幅提升。另外，大部分电力终端设备的安全防护覆盖率和安全等级均较低，少部分电力终端采用主控芯片和加密芯片分离的方案提供安全防护，芯片间通信效率不高，易受板级探针攻击，安全等级不高，因此电力终端芯片的安全防护能力与加密效率亟待提升。最后，智能设备的安全互联对于电力系统的稳定运行至关重要；可信技术已广泛应用于金融IC卡、移动支付等高安全性需求领域，它能够保障设备计算环境、应用环境和网络环境的安全，但目前在电力安全领域中缺少成熟的应用。

开展适用于多元场景应用及安全需求的系列国产电力专用芯片及自主操作系统研制，实现在电力终端内嵌入式组件和控制单元的应用部署，是解决上述问题的重要途径。然而，电力应用场景及安全需求多元化、电力专用算法的运算需求多样化、安全防护技术的多层次和多维度融合，给国产电力专用CPU芯片及操作系统研制带来了较大挑战，主要技术难点包括：

1）单一芯片难以兼顾多元电力场景专用、安全、成本需求，需设计定位层次化和特性模块化的国产电力专用CPU芯片系列，制定特性模块间的隔离和通信方案；

2）电力算法种类多，通用性强弱不一，对计算能力和存储速度的需求差异大，需设计兼顾效率和灵活性的电力专用子系统，合理划分电力专用DSP指令集CPU核和电力专用功能模块优化的电力专用算法；

3）系列芯片具备抗多样化攻击能力，其中芯片二、三需符合国密二级安全要求，安全等级要求高，需要建立覆盖“电路级、芯片级、操作系统级”的多层级inSE安全体系；

4）多元用户对电力终端芯片的安全需求差异明显，难以通过硬件独立实现，需要研究操作系统片内外分层安全防护机制来构建完整的安全防护体系；

5）电力芯片运行环境较为严苛，如西北地区的极寒天气、长江中下游地区持续高湿度的梅雨季、沿海地区的高含盐量空气、以及可能遭受的强电磁辐射干扰，对可靠性和正常工作温度范围等要求苛刻，所研芯片需达到工业级水平，工艺制造与研发难度远超普通消费级芯片。

鉴于上述背景，项目团队开展电力专用SoC芯片和内嵌入式操作系统研发及应用，根据电力安全、可信和专用特性，基于国产自主指令集CPU核定制化开发，研发适用于电力监控终端、智慧能源终端和能源计量终端等多元电力应用场景的多核异构架构电力专用SoC芯片系列，并研发适配电力专用SoC芯片的片内安全操作系统，提供国产安全自主可控的嵌入式软硬件平台支撑，保障电力终端嵌入式组件和控制单元实现主动免疫能力。

3. 国务院国有资产监督管理委员会-新闻发布正文

国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”近期实现量产，标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变，电力二次设备核心元器件做到了自主可控。

主控芯片作为电网二次装备核心器件，涉及千万量级的电网关键装置，是电力工业控制的大脑。此前主控芯片长期为国外生产厂商垄断，严重制约我国电网核心技术的发展。针对此“卡脖子”问题，南方电网公司依托国家重点研发计划，基于国产自主CPU内核和境内代工封测技术，集中公司科研力量重点攻关，自2019年起先后在电网控制保护、自动化、新能源等多个电网关键场景对“伏羲”进行验证及应用，表现良好。“伏羲”的成功研发及量产，对于国家电力能源和信息安全、工控领域科技自主可控具有重大意义。

接下来，南方电网公司将按照“成功一个试点一个，试点一个推广一片”的工作思路，逐步提高电网多领域场景新增设备的自主芯片覆盖率，实现国产工业控制芯片规模化应用，防范化解电网安全运行重大风险。

4.  央视财经频道：开年迎新访名企 | 效能巨大！用 AI 算力为电网节省出一座核电站 （部分正文）

我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变

孟振平表示，基于近年来的研究和实践，数字电网能有效支撑新型电力系统建设， 促进能源产业数字化转型。数字电网的建设要攻克一批“卡脖子”难题。经南方电网公司 5 年研制、多场景验证，国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲” 于 2021 年实现量产。 中国南方电网有限责任公司董事长 党组书记 孟振平：它是整个电力工业运转控制的 大脑，“神经中枢”。我国电力工业控制领域核心芯片，以前只能用进口通用的，现在终 于可以用上自主专用的。 孟振平说，科技成果的转化利用一直是个难题，从科技研发成果到大规模应用，真正量产成功的只有不到 1%，所以“伏羲”芯片的量产很不容易。“伏羲”芯片被评为 2021年央企十大国之重器之一，今年将继续形成全系列产品，量产应用于变电站、配网自动 化、新能源等领域。

5. 新浪网：2021年度央企十大国之重器硬核出炉！

广东卫视：首款全面国产化电力专用主控芯片 “伏羲”实现量产（部分正文）

经南方电网公司5年研制、多场景验证，国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”实现量产，标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变，电力二次设备核心元器件做到了自主可控。“伏羲”的成功研发及量产，对于国家电力能源和信息安全、工控领域科技自主可控具有重大意义。

6. 网易新闻：中国工程院院长李晓红率院士团调研技术黑马纳思达（部分正文）

纳思达自主研发了国产CPU打印机主控SoC芯片，是一台真正意义上的打印机“中国芯”。微电子工艺技术专家吴汉明院士在了解了纳思达旗下艾派克芯片生产情况后表示赞叹，认为艾派克技术进步“走得很快”。除了在打印行业的深耕，艾派克同时具备了通用MCU芯片的研发生产能力，产品主要应用于仪器仪表、智能家电、游戏机、数据交换及通信设备、医疗保健设备、安防监控、消费类电子、无人机、工业自动控制、电机驱动、智能机器人等领域。