智能电网双模通信SoC芯片研发及产业化项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 钜泉光电    2024-06-17

1、项目概述

随着智能电网用电信息采集系统本地通信方式逐步向双模通信方式演变，公司需要顺应行业发展趋势，把握市场机遇，研发满足智能电网应用场景的电力线载波高速通信技术和微功率无线通信技术相融合的双模通信SoC芯片，通过芯片量产销售并占据主要市场份额来提高公司未来的盈利能力，进一步巩固公司行业市场地位，同时提升公司在行业内的技术领先性。

本项目计划持续开发智能电网双模通信SoC芯片，包括其升级迭代版本，使公司具备提供满足智能电网应用场景的电力线载波高速通信和微功率无线通信SoC芯片的能力。项目投资总额为15,070.35万元，项目建设期为36个月。项目建设完成后，将进一步丰富完善公司产品种类，增强公司在智能电网终端设备芯片领域的竞争力。

2、项目开发内容

本项目研发及销售的产品为智能电网双模通信SoC芯片（简称“双模芯片”，下同），产品技术特点能够符合国家电网双模通信互联互通的技术规范。该双模芯片集成了高速电力线载波（HPLC）通信功能和高速微功率无线（RF）通信功能于单一芯片，产品的高集成度、小型化、资源化优势使得产品具有抗干扰能力强、性能优异、通信速率高、外围器件少等特点。

HPLC双模通信技术是在高速电力线载波通信的基础上叠加微功率无线传输（频率范围470-510MHZ）通信，该HPLC双模技术不但继承了高速载波带宽大、传输速率高等优点，还能结合微功率无线传输不受电力线环境影响等特点，有效提高电网用电采集成功率，对于网络中的“孤岛”站点的通信非常有效，环境适应能力更强，充分发挥两种通信技术的优势。

相比单独的电力线载波通信和无线通信技术（单模通信技术），双模通信模式融合了两种通信技术优势，极大地解决现有单模通信模式下的局限性。尽管HPLC已基本满足高频数据采集、停电主动上报、相位拓扑识别、台区户变关系识别等深化应用功能要求，结合双模通信技术，低压侧用电采集系统除了满足现有的集抄业务外，还可以承载营配贯通、配网线路监测、电动汽车有序充电、分布式能源控制、居民家庭用能服务、多表集抄等业务。

以停电主动上报功能为例，当前HPLC通过电磁串扰上报停电事件时存在漏报情形，上报准确率在90%左右，无法实现精准停电上报。通过双模多通道上报提升准确率，结合开关、表计上报数据综合分析，基本实现零误报率，漏报率千分之一以下，真正意义上达成用电信息采集和传输的可靠性。

公司研发的双模系统同时支持国家电网的高速电力线载波通信（HPLC）和高速无线通信（RF）两种标准，两种标准均采用先进的OFDM技术，能够显著提高频谱的利用率和抗干扰能力，同时结合新一代信道编码Turbo码技术，显著提高了通信的鲁棒性，对于抑制各种实际应用场景的干扰和噪声起到明显的改善作用。

另外，由于国家电网双模通信标准中在物理层采用了相同的Turbo前向纠错码技术、OFDM调制方式、分集交织等技术，所以，相对于HPLC单模芯片双模芯片仅需增加无线（RF）模拟前端和存储单元，许多数字信号处理模块可以复用，大大减低了芯片面积，使得芯片整体成本仅略有增加。

该双模芯片在数据链路层主要实现HPLC和RF网络的建立以及组网、网络维护、路由管理与分配、应用层的汇聚与分发功能。由于HPLC和RF组成同一个多跳网络，可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景和双模融合通信场景，提高通信带宽、速率和覆盖率，实现室内室外可靠通信，支持电力物联网各种新业务应用。

其中媒体访问控制（MAC）子层通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制竞争物理信道，实现数据报文的可靠传输。同时，由中央协调器建立HPLC初始网络，站点自动向中央协调器申请组成网络。此外，HPLC双模网络能够支持网络间的互相协调，允许多个HPLC双模网络共存，从而迅速适应电量采集现场的技术要求。

并且，在网络自动维护过程中，HPLC和RF通信技术能够实现互补，如果HPLC和RF中的一个信道受到干扰，网络维护算法会及时切到通信条件较优的物理信道，确保电量采集和数据传输的可靠性。

该双模芯片的主要创新点包括：1）拥有高度集成的模拟和射频前端，能够满足国内和国外市场的频段需求；2）拥有自主研发的高性能通信算法，完美解决恶劣环境下的时频偏问题、信道时变问题等，为整体方案性能提供坚实的基础；3）具有强化的物理层基带功能、双模高度融合，同时具有较强的抗干扰能力和抗噪能力。

并且，为了更好的解决物联网实际应用场景中的痛点，公司后续计划开发升级迭代产品，融合新一代通信多进多出（MIMO）技术，从根本上提升通信的整体性能。本项目以公司在电力线载波通信领域和无线通讯领域的核心技术、业务资源为依托，通过持续研发符合国内智能电网建设要求的双模通信技术芯片，使公司在用电信息采集领域的技术优势和技术储备得到进一步加强。

同时，公司产品与服务的应用领域也能进一步得到丰富，公司的核心竞争力也将大幅增强。该项目以技术创新和产品创新作为提升核心竞争力的根本手段，着力提升包括智能电网终端设备芯片在内的工业应用类芯片设计方面的研发实力，符合公司的创新发展战略。

3、项目的可行性

（1）双模通信技术符合智能电网信息采集本地通信技术的发展趋势

电力用户用电信息采集系统作为智能电网建设的关键环节，建设内容包括主站、通信信道、采集终端、电能表及辅助项目，能实现对用户的用电信息采集、智能用电监测、用电互动，是实现智能电网的建设的重要组成部分。在国内电网用电信息采集系统建设中，本地通信技术经历了快速的演进和发展过程。

通信速率窄带通信高速通信技术演进窄带单载波窄带OFDM多载波高速OFDM多载波高速OFDM双模传输介质类型电力线微功率无线电力线电力线电力线/无线双模通信在2017年以前，国内电网用电信息采集建设中采用的本地通信技术是通信速率相对较低的窄带通信以及单独的微功率无线通信。该阶段的电力线载波通信技术从传统的基于FSK、BPSK的单载波技术向速率更高、抗干扰能力更强的窄带多载波正交频分复用（OFDM）发展。

自2018年四季度起，国家电网开始规模招标基于电力线高速OFDM多载波技术（HPLC）、可互联互通的本地通信设备，代表着国内市场已经全面迈入了高速通信时代。在窄带通信时代，低压电力线载波通信和微功率无线通信在电力系统中都有广泛应用，但各有优缺点。

低压电力线载波通信属于有线通信技术，可以充分利用电网公司既有配电线资源进行数据传输，无需重新布线，但其信道特征会受配电网网络结构、用电负荷大小、干扰和噪声等因素的影响；而无线通信技术利用空中电波进行数据传输，可以大幅提升同等传输速率下的通信距离和通信可靠性，且具有功耗低、通信距离远、通信稳定等特点，但受地理环境、天气因素影响较大。

因此，二者信道特征实质具有互补特性，如果采用电力线载波与微功率无线相融合的通信技术，将有利于电力线载波与无线双信道部署或者异构组网部署方式，优化组网结构，扩大覆盖范围，消除通信盲点，能有效解决单一通信方式带来的问题，提高通信网的可靠性。

同时，根据智能电网的建设规划，用电过程中的互动体验将是未来发展的方向，通过双向交互将电网用户发电及能量储存等各部分有效地连接成一个整体，用电用户直接参与电力市场的同时，也能大大提升电力公司的资产管理水平和运行机制。这对智能电网用电环节互动化的服务范围、服务方式和服务质量提出更高要求，也对电网企业信息采集设备在不同环境下的综合通信质量提出更高的要求。

因此，在高速载波基础上进一步采用电力线载波和无线通信相结合的双模通信技术也是必然的发展趋势，智能电网信息采集系统的通信技术将继续向双模通信技术演进，双模通信技术将与HPLC技术共同成为高速通信时代的主流技术。

目前，双模通信技术的国家标准正在制定。2021年7月，中国电力企业联合会已发布了《双模通信互联互通技术规范》征求意见稿。《双模通信互联互通技术规范》系列标准的制定，将有利于提升用电信息采集系统管理的规范化、标准化水平，实现双模通信模块之间的互联互通，提升用电信息采集系统本地信道的有效性及可靠性，满足日益增长的新型电力业务需求，体现智能电网“信息化、自动化、互动化”的建设要求，提高双模通信模块的使用寿命，促进双模通信模块质量提升，推动用电信息采集工作健康有序地发展。

标准制定后双模通信技术产品可在智能电表领域拥有广泛的市场，并且可拓展其他相关通信联接领域，进一步智能电网数字化、智能化转型。本项目的建设紧跟智能电网信息采集系统通信技术发展趋势，能够提升公司在智能电网用电信息采集领域的研发技术实力，为公司的持续发展奠定良好的基础。

（2）公司雄厚的技术积累和高素质的研发团队为项目实施提供技术保障

公司多年来专注于智能电网终端设备芯片的研发与应用的设计，始终坚持以技术、产品创新作为提升核心竞争力的根本手段。公司通过多年的研发投入和大量的实践运用积累，形成了较为明显的核心技术优势，在技术水平、产品设计等方面均处于行业领先地位。

在与本项目直接相关的双模技术方面，多年来公司已在高速载波通信技术领域积累了多项优秀的核心技术，包括高速高压大电流输出线性驱动器、全集成四合一高性能宽带PLC电源管理技术、基于高速高精度ADC的宽带PLC AFE设计、自适应窄带干扰陷波器、一种Turbo码交织器的产生方法、一种双二元三分之一码率Turbo码编解码技术、PB40 Turbo码交织器、基于信噪比的台区识别方法、系统，以及自适应复数陷波器技术等，不仅能提升宽带PLC的性能、降低接收端功耗，在成本方面还更具优势，并广泛应用于公司HPLC芯片的量产产品之中。

而在无线通信技术领域，公司经历了第一代、第二代无线通信芯片的研发并正在研制第三代产品，在此过程中形成了低噪声放大器、下变频混频器设计、RF小数分频PLL设计、复数滤波器以及高精度复数连续时间Sigma Delta ADC等一系列核心技术，具备成熟的方案设计和电路设计能力。

与此同时，公司拥有一支经验丰富的设计及技术研发团队，核心技术人员拥有丰富的集成电路研发设计行业的工作经验，在产品定义、架构设计、算法研究、逻辑设计与物理设计、嵌入式软件开发、硬件方案开发、应用协议软件开发等全流程具有独立的研发、设计与实现的能力，为本项目的实施提供了有力支持。

并且公司通过健全的人才培养计划不断提升团队研发水平，丰富团队人才储备。高素质的研发人才队伍能够保障本项目的顺利实施，使得技术优势及管理经验得以延续，是公司保持自身的竞争力和可持续发展的内在动力。

（3）与实力雄厚的外协厂商维持稳定的合作关系，为芯片量产提供充分质量保证

自成立以来，公司各外协加工环节密切保持合作的委托加工厂商包括和舰科技、通富微电、长电科技、华天科技、京隆科技等，均具备一定的生产、服务规模和较高的行业地位，系国内行业领先的集成电路制造、封测企业，其生产和服务质量经过长期市场考验获得海内外行业的一致认可。

长期以来，各委托加工厂商的经营状况稳定、商业信用良好，与公司保持了长期稳定的合作关系。稳定的采购渠道和稳固的合作关系，既可以为项目产品的试制和量产提供生产能力保障，又可以为量产产品的良率提供充分的质量保证。

（4）公司全产品线市场表现优秀、品牌优势明显

公司的计量芯片产品和电表MCU产品经过市场长期检验，得到终端电能表厂商和电网企业高度的认可和广泛的应用。在智能电网终端设备的通信芯片领域，由公司提供核心设计支持的宽带（高速）载波通信芯片产品获得了国家电网首批认证并取得了芯片级互联互通检验报告，通过与下游合作的方式，相关产品已经在国内市场占有了一定的份额。公司通过多产品线布局并凭借优秀的市场占有率水平，在行业内树立起了具有广泛影响力的产品口碑和品牌形象，能够为新产品推广形成可靠的支撑。

在销售渠道方面，公司与下游主要电能表厂和方案商之间建立了密切的技术交流与业务联系，合作关系相对稳固。对于本项目研发的双模芯片，下游终端客户和应用领域均未发生重大变化，公司将继续基于现有渠道，采用经销与直销相结合的模式进行产品推广，项目产品的预期销售情况良好。

4、项目与公司现有主要业务、核心技术之间的关系

（1）技术关联度

针对双模通信技术，一方面公司已经掌握了成熟的高速电力线载波通信技术和芯片解决方案，相关产品已经量产并占有一定的市场份额；另一方面公司通过三代无线通信芯片的研发形成了必要的核心技术积累。本项目所研发的双模通信技术是对高速电力线载波通信技术和微功率无线通信技术的整合，是在公司原有的技术积累上的延伸。因此项目采用的技术与公司现在掌握的技术高度相关。

（2）市场关联度

本项目研发和量产的产品主要为智能电表双模通信SoC芯片，主要运用于国内电网智能电表的本地通信单元（双模通信模块）之中，下游客户同样为表厂或载波模块厂商，与公司既有的产品线高度重合。因此，本项目的目标市场与公司目前所处市场高度相关，所采用的销售模式和市场开拓策略也无显著差异。

（3）生产关联度

本项目的实施将同样采用Fabless模式，研发和量产的产品与公司现有产品在生产模式、生产工艺及生产产品类别上具有很高的重合度和很强的关联性。

5、项目投资概算

项目投资预算为15,070.35万元，以募集资金投入15,070.35万元。项目投资包含场地投资1,862.91万元、设备和软件购置3,435.87万元（具体包括软件授权使用费、测试和办公设备等）、研发投资7,441.70万元（具体包括研发人员薪酬、试制及测试费等），预备费投资637.02万元，以及铺底流动资金1,692.85万元。

6、项目时间与实施进展情况

本项目实施期为36个月。第一年为项目投入期；计划第二年研发出达到量产标准、符合国内电网企业交货条件的芯片版本，并批量生产供货；第三年对芯片做后续修订和升级，并开始大规模量产出货。

7、项目备案及环保情况

钜泉微电子于2021年9月1日完成项目备案并取得上海临港地区开发建设管理委员会出具的《上海市外商投资项目备案证明》（上海代码310115MA1HAJFE020215E2203002；国家代码2109-310115-04-05-765310）。

该项目不属于《自由贸易试验区外商投资准入特别管理措施（2020年版）（负面清单）》的范畴。国务院于2019年8月印发《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区总体方案》，旨在进一步推动上海半导体产业发展，在浦东打造另一个半导体新兴产业集群，使临港新片区依托良好的地理位置优势，与集成电路企业最密集区域张江高科技园区资源互通、优势互补，属于鼓励类，适用《鼓励外商投资产业目录（2019年版）》第281条目：集成电路设计。

本项目符合国家产业政策，项目主要内容为集成电路的研发设计，仅包含研发设备、研发软件及研发人员的投入，生产制造过程全部委托外包，属于高技术产业项目，对环境影响极小。

本项目的实施不涉及厂房及设施的新建，不涉及环保设备购置等环保措施，也不涉及环保投入与排污量的匹配问题，此外该项目不属于《建设项目环境影响评价分类管理名录（2021版）》及《<建设项目环境影响评价分类管理名录>上海市实施细化规定（2021版）》所列示的项目，且该项目属于《上海市不纳入建设项目环评分类管理的项目类型（2019年版）》中提及的利用现有建筑且污水纳管的软件和信息技术相关服务项目，不需要办理建设项目环境影响评价相关手续。

8、项目选址和配套条件

为保障本项目的顺利实施，公司计划在中国（上海）自由贸易试验区临港新片区购置的办公场所作为本项目的实施地点，临港新片区与张江高科技园区未来产业链深度融合将会给本项目的顺利实施提供有利的外部环境。

9、项目的组织方式

本项目以全资子公司钜泉微电子为主体实施，不涉及与他人合作的情况。

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