国产大飞机C919,从项目启动至取证试飞成功,已近14年。

 

C919项目于2008年11月启动;2015年11月,首架机在浦东基地总装下线;2016年12月25日,原型机送交试飞中心;2017年4月,高速滑行试验完成; 2017年5月5日下午两点,在上海浦东国际机场顺利完成首飞;今年8月1日,中国商飞官微宣布,国产大飞机C919完成取证试飞。

 

民航专家李瀚明在接受央视记者采访时说,“完成取证试飞是中国大飞机C919投入商业运用的前提条件之一。在这一过程中,飞机制造商需要向监管当局就飞机的安全性进行一系列的理论和实际论证。这相当于考生在考试中用试卷和实验操作向考官证明自己的能力,完成取证试飞相当于走出了考场。”这也意味着,C919距离最后的商业运营只差“临门一脚”了。

 

C919大型客机是我国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,座级158-168座,航程4075-5555公里。

 

2022年官方评估随着产能的扩充,在2025年预计能达到年产量50架的规模。型录价格大约在1亿美金左右。

 

在国产大飞机即将商飞之际,恰逢美国对华芯片法案通过,很多人都在担忧这是否影响C919项目的正常进行。知乎上,也有类似问题引发网友讨论:在国产大飞机项目中,航空发动机和芯片,哪个更难做到国产替代?

 

与非网记者获悉,C919大飞机项目在GPU芯片与机载总线交换芯片上已经实现国产替代,分别由西安翔腾微电子科技有限公司与紫光国芯微电子股份有限公司提供。现在我们就来认识下这两家公司。

 

1、西安翔腾——国产民航GPU芯片

 

GPU芯片作为人机交互显示系统的核心,是机载座舱、载人航天、车载座舱、工控显示等领域的核心芯片之一,也是设计复杂度最高的芯片。

 

有读者会疑惑,为什么机载芯片不能使用民用级芯片?

 

“我知道,是怕飞行员在驾驶飞机的时候偷偷打游戏吧!”咳咳,这位同学请坐下不要发声。事实上,机载芯片较民用芯片工作环境更加恶劣,且在小体积、低功耗、轻重量方面有更严苛的需求。因此,机载芯片需要具备更强的环境适应能力,更高的性能功耗比。同时,机载芯片必须满足航空领域高安全高可靠的要求。长久以来,机载芯片多采用商业级通用芯片,既不符合高安全高可靠的要求,又无法达到专用芯片定制化功能的优势,且存在一些冗余性功能。所以,要想保证国产大飞机的性能与安全,机载GPU必须采用定制化芯片。

 

天眼查显示,西安翔腾微电子科技有限公司是一家由中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所(事业单位)百分百控股的公司。该研究所前身是中科院西北计算技术研究所,目前已发展成中国航空工业机载计算机发展中心、航空软件开发中心、计算机软件西安测评中心、航空专用集成电路设计中心。

 

今年年中,翔腾微电子自主研制的HKM9000 GPU通过民用大飞机座舱显控系统联试验证,正式转入适航认证阶段。

 

据翔腾微电子介绍,HKM9000于2020年研制成功,当年4月完成流片。该芯片使用自主架构,可从算法设计、逻辑实现、汇编指令与编译器、底层软件驱动和中间件等方面进行优化适配,尤其在汉字显示、仪表盘显示、纹理贴图等特殊应用场景实现了优化,实测结果较商业级芯片性能普遍提升20%,在仪表盘等场景中性能提升可达2-3倍。

 

目前,中航工业集团正在整合旗下机载系统的业务,意在集中力量突破国产大飞机航电系统方面的卡脖子问题。

 

2、紫光国微——机载总线交换芯片

 

如果说大家此前对上面提到的翔腾微电子可能知之不多,那么隶属于紫光集团旗下的紫光国微,在业内的知名度则要大得多。目前紫光国微有两大主力业务:特种集成电路和智能安全芯片,2021年营收占比分别为63%和31%,毛利润占比分别为82%和16%。公司董事长马道杰,具有多家运营商高管背景,于2017年加入紫光集团,并于2020年正式任职董事长。

 

根据紫光国微披露的信息,其特种集成电路业务包括研发、生产与销售,产品涵盖高性能微处理器、高性能可编程器件、存储类器件、总线器件、接口驱动器件、电源芯片六大系列,主要应用于航空及其他一些对产品稳定性、可靠性有极高要求的行业领域。

 

紫光国微还有另外一项拳头产品——FPGA芯片。它在民用航空的一个重要领域无人机市场有大量的应用场景。FPGA芯片的主要作用是可作为摄像头桥接芯片,将有线摄像头、嵌入式摄像头、自由转向摄像头接入,并输出,还可用于并行传感器数据捕获和处理,并进行I/O扩展。

 

因为C919还在试飞阶段,还没有上量,同时紫光国微仅提供一款芯片,所以C919的订单对紫光国微的营收影响应该不大。但这两年它的特种集成电路业绩仍然增长迅猛,19年财报实现营业收入10.79亿元,同比增长74.35%,毛利率高达75.3%,已成为特种行业领域内国产芯片的主力军。近两年净利润增速也达到了2020年的99%与2021年的142%。

 

总结

 

国产大飞机C919的研发模式采用国际主流的“主制造商—供应商”模式,即供应商提供子系统,中国商飞进行总体设计与集成。这种模式同时也被波音与空客所使用,毕竟民航客机作为人类有史以来最复杂的工业产品之一,前后牵涉到几十万个零部件,不可能由一家甚至一国包办。但美国正逐步缩紧对华政策,未来大量零部件进口都可能会受到极大的限制,本次列举的两家公司,也都在美国实体名单上。

 

随着我国各类科技事业逐渐进步,中国正逐步掌握大飞机的自主建造能力。C919大飞机项目的国产替代化率已经从立项之初的10%调整为现在的60%,未来这一比例还将有望进一步提高。

 

 

参考资料:

https://zh.m.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E5%95%86%E9%A3%9BC919

维基百科:中国商飞C919

https://xueqiu.com/9508834377/196581761

紫光国微专题研究:特种与安全两翼齐飞,公司步入快速发展阶段

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1671612851864179219

紫光国微成为大飞机C919芯片供应商 将全面进入民用航空市场

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1734338424289557961&wfr=spider&for=pc

“有效支撑C919安全”,中航工业自研民机GPU芯片转入适航认证阶段