国产打印机核心SoC芯片系列化自主研制及规模化应用

科技成果来源：浙江科技成果库;
地区：浙江
成果名称:国产打印机核心SoC芯片系列化自主研制及规模化应用
成果登记号:DJ31225Y24
知识产权:国际领先
完成单位
序号 单位名称 通讯地址
1 浙江大学 杭州市西湖区余杭塘路866号
2 珠海艾派克微电子有限公司 珠海市香洲区广湾街83号1栋
3 珠海奔图电子有限公司 珠海市珠海大道3883号1栋
4 郑州大学 郑州市高新区科学大道1号
5 武汉大学 湖北省武汉市洪山区珞喻路129号
6 杭州朔天科技有限公司 杭州市西湖区华星路99号东软创业大厦A48室
完成人
序号 姓名 工作单位 对成果的贡献
1 黄凯 浙江大学 打印机核心 SoC 芯片设计总负责及应用指导
2 汪栋杰 珠海艾派克微电子有限公司 产品规模化应用规划
3 尹爱国 珠海奔图电子有限公司 打印机研制负责及应用指导
4 严晓浪 浙江大学 打印机 CPU 核及 SoC 技术指导
5 易尧华 武汉大学 打印图像算法设计负责及应用指导
6 郜超军 郑州大学 产品测试负责及应用指导
7 丁励 珠海艾派克微电子有限公司 项目技术标准制定、产品技术标准制定
8 郑丹丹 浙江大学 打印机核心 SoC 芯片物理设计
9 刘智力 杭州朔天科技有限公司 打印机主控 SoC 架构设计
1 侯广乾 珠海艾派克微电子有限公司 打印机核心 SoC 芯片安全架构设计
成果简介:
打印机是办公自动化和信息安全的关键设备。作为打印机“大脑”的核心 SoC 芯片分为主控 SoC 芯片和耗材 SoC 芯片，主控 SoC 需要融合多方面技术才能满足打印机每分钟数亿级数据处理量及精度需求，耗材 SoC 是打印信息安全交互重要节点。然而，打印机核心 SoC芯片却长期被极少数海外巨头垄断，且国内主控芯片仍处于空白阶段，国内耗材芯片也存在安全防护不足等问题。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，也成为制约我国打印整机及耗材厂商发展的重要“瓶颈”。因此，亟需开展国产打印机核心 SoC 芯片研发并实现规模化应用。项目创新性：提出了打印专用同构/异构混合多核并发架构技术，解决了打印控制、扫描控制和图像处理等业务模块协同运行问题，确保打印并发业务的实时性和高效性；提出了基于处理器单元阵列簇的影印图像处理子系统架构技术，解决了图像任务流水并发工作的灵活可配置问题，有效提高了打印图像处理性能；提出了精准高效的激光打印扫描闭环控制体系架构技术，突破了打印机光电的实时调校和精准操控等难题，显著提高了整机打印/扫描作业的质量；提出了打印机SoC内嵌式高防护等级安全子系统技术，解决了打印机多层次防护安全问题，提高了打印机核心软硬件的安全性能和应用紧耦合度；提出了灵活可配置的打印机SoC接口控制器技术，解决了打印机接口多样性和非标准化带来的差异化难题，改善了打印机接口的兼容和适配性；提出了打印机耗材芯片安全与防护技术，综合提升了耗材芯片的抗物理攻击、防反向分析和安全存储能力。项目先进性：该成果申请发明专利8项(授权39项),发表论文44篇，取得软著8项，申请集成电路布图设计16项。经国内外科技查新，未见相关文献报告。成果整体技术已达到国际同类产品领先水平。项目成熟性：是领军企业和高校长期产学研用、协同创新的成果。该成果规模化应用效果显著,技术成熟可靠。已实现主控SoC芯片出货近1万颗，完成奔图打印机国产替代超54万台(当前奔图打印机芯片国产替代率达55%);耗材SoC芯片出货超5亿颗(当前艾派克兼容耗材芯片近1%国产替代);基于该成果打印机整机(15%)和耗材终端产品(7%)被用于出口。该成果主控SoC与国际主流产品比较，具有国产自主指令集处理器、单核性能更强、图像处理灵活性强等特点。耗材SoC与国际主流品牌比较，具有采用自主指令集处理器、支持国密算法、PUF、嵌入式PCRAM存储器等优势。基于该成果的打印机与基于美国Marvell芯片同引擎打印机、基于美国惠普芯片的国际标杆打印机进行比较，具有如图像密度、密度不均匀性、密度变化等优势。成果打破了国外垄断，填补了国内空白，完成了国产替代，实现了出口外销。占据国内及信创领域领先地位，引领了打印机产业快速发展，增强我国激光打印产业的综合竞争力。有效防护了打印信息泄密问题，保障国家文印信息安全。
评价（鉴定、验收）委员会名单
序号 姓名 单位 专业领域 职称
1 李儒新 上海科技大学张江实验室 光电子技术 院士
2 毛军发 上海交通大学 微电子技术 院士
3 陈寿面 上海集成电路研发中心 微电子技术 正高
4 孙玲玲 杭州电子科技大学 微电子技术 正高
5 古元冬 上海大学微电子学院 微电子技术 正高
6 陈军宁 中国科技大学 微电子技术 正高
7 马建国 广东工业大学 微电子技术 正高
8 闫娜 复旦大学微电子学院 微电子技术 正高
9 陆堪 浙江省电子技术研究所 通信与电子信息技术 正高
组织评价单位:中国电子学会
评价（鉴定、验收）意见:
鉴定委员会专家(名单附后)听取了项目组的研制报告、技术报告、查新报告、应用报告以及经济效益和社会效益分析报告，观看了成果展示，审阅了测试报告和资料审查报告，经质询讨论，形成如下意见:1、该成果面向国家办公网络信息安全和打印机产业的需求，自主研制了2款打印机主控 SoC 系列芯片和 14 款耗材 SoC系列芯片。主要创新点包括:1)提出了打印机专用芯片的同构/异构混合多核并发架构技术，设计了打印机 SoC 软硬件平台，解决了打印控制、扫描控制和图像处理等业务模块协同运行问题，确保了打印并发业务的实时性和高效性。打印速度达到4ppm，扫描速度达到48ipm，复印速度达到4cpm。2)提出了基于处理器单元阵列簇的影印图像处理子系统架构技术，解决了图像任务流水并发工作的灵活可配置问题，有效提高了打印图像处理能力。图像密度达到1.5，超过国标(1.2)，超过国际主流产品(1.4)，灰度等级达到16级，超过国标(8级)，超过国际主流产品(12级)。3)提出了一种灵活可配置的打印机 SoC 接口控制器技术，解决了打印机接口多样性和非标准化带来的差异化问题，改善了打印机接口的兼容和适配性。4)提出了打印机 SoC 内嵌式安全子系统技术，解决了打印机多层次防护安全问题，提高了打印机核心软硬件的安全性能和应用紧耦合度;提出了一种新型的打印机耗材 SoC 芯片安全防护技术，综合提升了耗材芯片的抗物理攻击、防反向分析和安全存储能力。5)提出了精准高效的激光打印扫描闭环控制体系架构技术，突破了打印机光机电的实时调校和精准操控等难题，显著提高了整机打印/扫描作业的质量。2、该成果的系列芯片采用国产嵌入式 CPU 内核、国密算法和国产PCRAM等技术，并实现了设计、生产制造和封测的全境内化，突破了我国办公网络信息安全领域中打印机芯片自主可控的难题。3、该成果的系列芯片已经批量应用于国产奔图打印机，以及7家国际主流品牌的耗材中，累计芯片出货量超过5亿颗，首次实现了打印机 SoC 芯片系列国产替代和规模化应用。4、该成果已申请发明专利8项(授权 39 项)，发表论文 44 篇，取得软件著作权8项鉴定委员会一致认为，国产打印机核心SoC系列芯片具有自主知识产权，打破了国外垄断，产生了显著的经济和社会效益。该成果的整体技术达到国际同类产品领先水平，是产学研协同创新、国产替代的成功案例。

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