2016年8月23日，国家电网公司“芯片技术（培育）实验室建设实施方案”顺利通过国网科技部组织的专家论证。来自中科院微电子所、北京大学、中国信通院、电子四院、国网信通北京智芯微电子公司等单位的有关专家一致认为实验室注重电力业务与“芯片”技术的结合，国内外协同创新特色鲜明，现有基础设施和人才队伍建设较完善，未来规划与中长期布局具有前瞻性，同意芯片技术（培育）实验室建设实施方案通过论证。
自此，全球能源互联网研究院已拥有国网公司（重点）实验室6个，覆盖了电力电子、信息安全、电工新材料、电力通信、先进计算、智能芯片等技术领域，为国家和国网公司重大科研项目和工程示范提供了有力支撑。
一、芯片技术实验室简介
芯片技术实验室于2016年1月获得国家电网公司批复建设，由全球能源互联网研究院（北京）与美国研究院两地实验区组成，占地面积800平米，主要设备资产1012万元。实验室重点面向智能电网和全球能源互联网发展需求，聚焦智能电网集成电路及其核心IP设计，建有通信算法仿真建模、芯片EDA设计、芯片原型验证、芯片基础测试、电力可复用IP核库等试验平台，可为智能电网和全球能源互联网发展提供核“芯”支持。
a）未来科技城院区 b)美院硅谷办公区
二、实验室主要研究方向及科研成果
实验室研究方向涵盖通信、工控、传感、量测、安全、电源管理六大领域，重点瞄准集成电路设计与仿真技术，开展工业无线传感网通信、宽带电力线载波及其与无线双模芯片、国产化工控MCU、特高频无线传感专用芯片、电力工控装置安全策略及芯片等关键技术的研究，实现成果转化与应用推广，支撑智能电网和全球能源互联网建设。
近4年来，实验室先后承担国网科技项目5项，牵头4项，总经费达11022万元。已成功研制三款芯片：工控SoC芯片、微功率无线通信芯片、基于IEC61850的网络处理器芯片。与产业公司合作开发了基于自主知识产权芯片的智能电力装置：基于FPGA平台的新型多原理继电保护装置、基于IEC61850的网络处理器芯片的继电保护装置。已发表核心期刊及以上论文16篇，申请专利35项，专著1部。
（1）工控SoC芯片 （2）微功率无线通信芯片 （3）网络处理器芯片
三、实验室重大创新及成果转化
实验室重大创新成果
1新一代智能电网国产化自主SoC
提出全国产全自主知识产权的SoC芯片架构，开发定制SoC芯片配套实时操作系统软件VxWorks，开发基于VxWorks系统的芯片底层驱动软件包，开发计量与电能质量检测和通信协议软件库应用软件。提出在智能电表、电能质量检测终端的设计方案，将极大地提高电力装置的长期恶劣工况下应用的可靠性、减小装置开发难度、降低成本和功耗，提高我国智能电网计量、控制、通信领域的整体实力与市场竞争力。
拟成果转化
1宽带电力线载波无线双模芯片
结合联研院现有PLC物理层研究成果，提出宽带电力线载波与无线双模芯片的物理架构实现方案及各参数指标分配，掌握有线和无线模式下通信芯片控制与协作策略，解决单一通信方法情况下实时性差、带宽小、可靠性差等问题，优化通信模式的多样性，提升稳定性；解决有线通信和无线通信协调控制与通信的问题，提出满足更大通信距离、更多支持端口接入的运行控制策略。
2工业无线传感网芯片
提出基于802.11ah标准的电力专用无线通信芯片设计方案，突破OFDM定制化低成本实现与高质量高频滤波器集成技术，掌握射频通信芯片的低功耗、高线性度和高灵敏度实现方法，制备具有自主知识产权的802.11ah通信标准的无线通信基带芯片、前端芯片，抢占国际先进通信标准芯片市场，解决智能电网和电力物联网泛在智能设备互联互通的宽覆盖范围、多网络节点、低功耗等方面问题，制备满足国际先进无线通信协议802.11ah的无线通信前端、基带芯片，为短程电力无线传感网“最后一公里”的通信提供基础芯片支撑。
3软硬件可重构工控MCU
提出基于国产CPU核和安全模块的全自主MCU芯片架构，研制包含国产CPU核、安全模块、电力专用ADC、交/直流计量及电能质量分析模块的具备可配置接口、低功耗、高可靠性并支持实时操作系统的全自主MCU芯片。提出一种基于国产CPU核的实时操作系统移植技术，实现实时操作系统小型化剪裁。解决电力系统中普遍采用进口工控CPU芯片所带来的安全隐患、芯片断供等问题；解决电力系统工控芯片选择时各类接口需求不匹配问题；解决电力系统部分情况下需要实时操作系统问题。
四、人才培养及队伍建设
实验室现有固定人员21人，其中千人专家1人、IEEEFellow1人，教授级高级工程师2人，高级工程师4人；博士研究生7人，硕士研究生14人；具有副高级技术职称以上的人员比例为28.5%，硕士以上学历人员比例为100%。
实验室还拟聘请包括上海交通大学陈亚珠院士、加州大学伯克利分校林立伟教授等在内的19位国内外知名专家担任客座研究员，为实验室的建设和发展提供高端智力支持。
实验室正在建设和完善高水平人才引进机制、科研导师机制、评价考核机制、自由发展机制、联合培养机制、开放式实验室机制等6大机制，确保高水平人才“引得进，留得住，用得好”。预计到十三五末，实验室固定员工将发展到35人左右，其中新增高级工程师5人以上，培养技术骨干10人以上，国网公司芯片领军人才3人以上，形成一支老中青结合、专业结构合理、具有高技术水平和创新能力的研究队伍。
五、实验室开放共享与合作交流
实验室将充分发挥美国研究院的地缘优势，定期组织与国外高校及高科技公司的访问交流，跟踪世界电网对芯片最新需求，吸引世界一流优秀人才，融合国内外科研创新力，提升实验室软实力。
实验室以科技项目为契机，已与清华大学、浙江大学、西安交通大学、斯坦福大学等国内外高校建立合作机制，正在开展电力芯片技术基础前瞻性研究。同时，通过成果转化和配套装置开发，逐步完善电力芯片产业链上下游，与国网信通产业集团、许继集团、南瑞集团等公司实现协同共赢。
六、实验室下一步工作
1、建设并完善通信算法仿真建模平台、芯片EDA设计平台、芯片原型验证平台、芯片基础测试平台，完善芯片设计软硬件配套设施，提升芯片设计效率与可靠性。
2、建设并完善电力可复用IP核库，旨在从片上系统的角度进行标准化入库管理，特别是对于实验室所涉及的电力专用IP核进行特殊管理，以兼顾管理的标准性及差异性，提升芯片设计可重构性。
3、以无线通信传感项目为依托，着重开展光纤、无线、电力线载波等接入网单模或多模通信芯片和工业无线传感网通信芯片，打造电力工业传感网（物联网）平台，解决电力通信“最后一公里”问题。
4、以联研院工控安全技术积累为基础，研制软硬件可重构工控MCU，实现电力系统工控MCU自主化；研制可信计算专用芯片，为电力工控安全系统提供基础支撑，进一步确保电网信息系统的安全可靠；研发量子通信加密芯片，设计基于量子特性的真随机数生成方法，设计量子加密算法的硬件化方案，提出量子通信的密钥分策略，实现在量子水平数据的安全。最终在软硬件可重构工控MCU、可信计算专用芯片设计、量子通信加密芯片设计等领域达到国际先进水平。
未来，芯片技术实验室将加强电力专用基础电路设计与系统集成创新能力建设，打造集成电路高端人才培养平台与电力芯片重大成果输出平台，加速成果转化与应用推广，推动行业技术进步，为智能电网和全球能源互联网发展提供核“芯”支持。
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