双芯模组化智能电表之计量芯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

2020年8月，国家电网正式发布了基于国际IR46标准的单、三相智能物联表通用技术规范，智能物联表在产品结构设计上完全采用模组化设计，区分计量模组、管理模组和扩展模组。公司需要顺应行业发展趋势、把握市场机遇，结合电网提升运营质量和效率的内在需求，在公司现有电能计量芯片技术积累的基础上做进一步延伸，研发适用于下一代智能物联表计量模组的计量SoC芯片，进一步巩固公司行业市场地位、提高公司的盈利能力。

本项目计划持续开发适用于国家电网智能物联表技术规范的双芯模组化智能电表计量芯片，包括其升级迭代版本，项目投资总额为13,417.82万元，项目建设期36个月。项目建设完成后，将进一步丰富完善公司的产品线，增强公司在智能电表计量芯片领域的竞争力，提高公司的盈利能力。

2、项目开发内容

本项目研发及委托生产的芯片产品具体为适用于国家电网智能物联表技术规范、基于国际法定计量组织IR46标准的智能物联表三相电能计量芯片和单相电能计量芯片。国家电网智能物联表技术规范源于国际法制计量组织（OIML）在2012年提出的电能表国际建议，即电能表的法制计量功能与管理功能分离开，负责不同功能的芯片及软件需从物理方式上互相隔离，不受外界影响。智能物联网标准对电能表的计量防护要求较高，体现在电表计量部分的软件与硬件均不可被仪表其他部分影响。

国家电网智能物联表技术规范下的智能电表设计结构图（计量芯）

本项目研发的芯片产品是新一代智能电表的核心部件，作为法制计量部分，具有高可靠性、使用寿命长的特点，不依赖其它模块可独立工作，与主要负责电表功能实现与系统升级的管理芯片并存但又相对独立，计量模块在结构上采用止逆设计，不允许拆卸，也不支持软件升级，进一步保障电表的计量功能稳定不受干扰、并确保数据的高可靠性、可追溯性。

如上图所示，作为一块计量SoC芯片，产品主要由核心计量芯片、计量MCU、存储器、RTC（实时时钟）、时钟电池和超级电容等器件组成。

公司通过采用先进的数模混合设计技术与工艺，使其提供高精度、高可靠性的计量，实现有效值、功率、电能、频率、夹角、谐波等多种参数计量，同时可提供非侵入式的数据分析的接口。此外，该产品能够实现正反向有功总电能、正反有功基波电能、正反有功谐波总电能、一到四象限无功等历史数据用于电量追溯。

该产品将采用更高等级标准的元器件、更优化的软件程序与更可靠的计量外围电路结构，满足计量部分的高精度、低功率因数计量的要求，应用宽动态范围

的计量芯片设计方案，优化数字校准技术并增加在线运行监测功能，保证表计计量部分的高准确性、高安全性、高可靠性和高一致性。

本项目研发的计量芯产品覆盖了电能表的各个应用领域，根据下游运用的不同可分为三相计量和单相计量两类，具体情况如下：

下一代三相电能计量芯片：主要用于下一代适用于符合 IR46 标准的国家电网三相智能物联表，采用双芯模组化设计结构，使用对象主要是工业企业用电户，以及集中器、采集器等。下一代三相计量芯片可以提供电压/电流、有功/无功/视在、以及基波/谐波功能，ADC 缓冲数据可用于分次谐波计算等，满足精度和高端功能的要求，且具有同步 ADC 数据缓存功能。

下一代单相电能计量芯片：主要用于下一代适用于符合 IR46 标准的国家电网单相智能物联表，采用双芯模组化设计结构，适用对象主要是居民用电户。单相计量芯片可提供电压/电流、有功/无功/视在和零线计量、锰铜掉线自我检测机制等功能。

3、项目的可行性

（1）电表作为智能电网关键终端设备，将持续进行智能化升级

电力行业是关乎国计民生的基础能源产业，随着我国经济不断发展，国内电力需求急速增加，政府近年来高度重视电力基础设施投资发展，不断加大在电力基础设备领域的投资力度，智能电网的建设已经上升为国家战略地位。

智能电表作为智能电网建设的关键终端产品之一，承担着居民用电户、工业企业用电户与电力采集系统主站间通信信息采集枢纽的角色，对于电网实现信息化和自动化具有重要支撑作用。根据统计，自2009年国家电网开始对智能电表统一招标，至2020年投资金额已累计超过1,397.33亿元。可以预见，随着未来国家不断推进智能电网建设进程，我国智能电表产业发展趋势稳定向好。

与此同时，长期以来我国在电能表技术标准上采取的是国际电工委员会（IEC）标准。而随着近年来我国经济快速发展，全社会用电需求快速增大，用电量从2011年的46,928亿千瓦时增长至2019年的72,255亿千瓦时。我国居民与工业企业用电需求的快速攀升，逐步拉高了电力运行部门与电价政策制定部门对于用电设备的技术与功能的要求。

近年来，更高要求的双芯（管理芯、计量芯）智能电表逐渐进入行业视线。“双芯”智能电表，源于国际法制计量组织（OIML）2012年发布的IR46电能表国际建议，即电表的法制计量功能与管理功能的软件需分离开。2020年8月，国家电网正式发布了基于IR46标准的单、三相智能物联电能表通用技术规范。

其中，明确了计量模组作为法制计量部分，功能不能升级，独立地保证电表的计量功能稳定不受干扰，保障数据的高可靠性与可追溯性；而管理芯也采用模组化设计方案，主要负责电表功能的更新与系统升级，包括升级数据的下载，判断新程序与参数是否匹配等。

项目IEC标准国家电网智能物联表（基于IR46标准）量、脉冲和时钟等法制计量部分； 管理芯：负责电能表的显示、通信、事件管理等非法制计量部分计量防护要求对电能表计量防护方面无要求对电能表的防护有明确要求： 硬件层面：要求计量部分与非计量部分进行电气隔离； 软件层面：要求计量部分与非计量部分的软件之间有清楚的隔离，计量芯在不破坏封印的情况下不能升级更新，而管理芯能够进行升级更新

2016年9月国家电网发布《基于IR46理念的“双芯”智能电能表设计方案》并首次向电表企业宣贯，明确指出我国现行的电能表技术标准体系与IR46标准存在显著差异，并修订了相关电能表型式评价大纲、检定规程、国家与企业标准，表明将积极推动IR46标准的落地实施，并鼓励电表相关企业研发生产适应IR46标准的产品。

2019年，针对IR46技术标准的要求以及全社会范围电网运营质量和效率的提升需求，国家电网、南方电网分别推出了各自的电表新技术标准草稿并实施了多次送检摸底测试。同时，国家电网开始大力开展电力物联网建设，进一步促进了新一代电表技术标准的转变。

2020年8月，国家电网率先发布了符合IR46标准要求的单、三相智能物联电能表等一系列通用技术规范。可以看到，国内电网企业对智能电表后续采用IR46标准、实现计量功能与非计量功能相互独立的“双芯”化技术改革正在稳步推进。

（2）公司具备雄厚的技术积累与完善的研发体系，为项目实施奠定核心技术基础

公司长期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，在电能计量领域积累了高精度Sigma-Delta ADC、单/三相电能表计量算法、高精度基准电压、高精度端子测温技术等一系列核心技术，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前列，是国内领先的电能计量芯片供应商。

公司在电能计量领域参与了《交流电测量设备 特殊要求 第2部分：静止式谐波有功电能表》（GB/T17215.302-2013）和《静止式直流电能表》（GB/T33708-2017）等行业标准的编写工作。

公司的三相电能计量芯片被国家科技部评为“国家重点新产品”，获得“2009年度中国半导体创新产品和技术奖”、“2012年度‘中国芯’最佳市场表现奖”，同时被评为“上海市高新技术成果转化项目”、“2014年度上海名牌产品”和“2011年上海市高新技术成果转化百佳项目”；单相计量芯片获得“上海市浦东新区科技进步二等奖”、“2014年度‘中国芯’最佳市场表现奖”，被评为“上海市高新技术成果转化项目”；单相SoC芯片荣获“2011年度‘中国芯’最具潜质奖”，被评为“上海市高新技术成果转化项目”。

公司核心技术人员大多具有丰富的集成电路研发设计行业的工作经验。同时，公司不断吸收高素质人才，拥有较强的人才储备，培育了具有丰富经验和竞争力的技术研发团队，为公司实施本项目提供了坚实的技术基础。

（3）公司产品持续保持高市占率，品牌优势明显，项目产品销售预期良好

公司是国内较早进入电能计量芯片行业的企业，具备一定的先发优势。公司的计量芯片产品经过市场长期检验，得到电能表厂商和电网企业高度的认可和广泛的应用。报告期内，公司三相计量芯片在国内市场出货量稳居第一，主要用于出口市场的单相SoC芯片逐步攀升至第一，主要应用于国内市场的单相计量芯片也排名靠前，是国内领先的计量芯片供应商之一。公司在行业内已树立起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。

销售渠道方面，公司与下游主要电能表厂之间建立了密切、直接的技术交流与业务联系，合作关系稳固。对于本项目研发的适用于国家电网下一代智能物联表的计量芯片，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模式进行产品推广，由长期合作的经销商协助推进公司芯片产品与下游表厂客户电表方案的快速融合，从而快速抢占主要市场份额，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

公司专注于智能电网终端设备芯片的研发、设计与销售。经过十多年的发展，形成了一套前瞻、高效且成熟的研发机制和研发体系。本项目所涉的下一代电能计量芯片研发是在公司原有技术积累上的延伸，是对原有计量芯片产品的升级，因此项目研发的技术和产品与公司现在掌握的技术和拥有的产品之间高度相关。

（2）市场关联度

公司当前产品主要运用于智能电表等智能电网终端设备之中，下游客户为各大电能表厂商，最终用户为国内外电网企业，并以国内电网企业为主。本项目研发和生产的芯片产品与现有产品之间存在一定的升级替代关系，未来将结合两网公司对于新标准智能电表的推进速度首先在国内市场得到运用，与公司现有产品的主要运用领域相一致。

（3）生产关联度

本项目的研发和生产将同样采用Fabless模式，同时公司在实施本项目过程中将加大研发投入，提高项目相关技术的研发效率，进一步严格管控晶圆采购商和封装测试厂商的生产质量，进一步扩大公司的产品生产规模。因此，本项目研发、生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关联性。

5、项目投资概算

项目投资预算为13,417.82万元。项目投资包含场地投资467.25万元、设备和软件购置3,035.09万元（具体包括软件授权使用费、测试和办公设备等）、研发投资6,443.30万元（具体包括研发人员薪酬、试制及测试费等），预备费投资497.28万元，以及铺底流动资金2,974.91万元。

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，并小批量生产供货；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2020年9月7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310115MA1HAJFE020205E2203001；国家代码2020-310115-65-03-006992）。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，公司计划在上海市浦东新区租赁办公场所作为本项目的实施地点。上海市浦东新区是集成电路产业的集聚区域，区内交通便利，附属水电设施齐全，适合芯片设计企业办公，符合本项目要求。

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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