近日，二十屆三中全會明確提出儀器儀表要實現自主可控的目標，為我國儀器儀表產業的發展指明了方向。在這一背景下，國內水表、氣表、熱表（以下簡稱“水熱氣表”）行業的國產化問題備受關注。目前，我國水熱氣表的國產化率普遍較低，特別是核心元器件依賴國外進口和技術路線，自主性和可控性都亟待提高。為了突破這一現狀，龍芯中科積極響應國家政策，成功推出水熱氣表專用的超聲波測計量芯片，為實現儀器儀表的自主可控與國產替換邁出了重要一步。

一、國內水熱氣表行業現狀

長期以來，國內水熱氣表市場的大部分份額被國外產品占據，國產化程度嚴重不足。造成這種局面的主要原因之一就是核心元器件的國產化率極低。水熱氣表中的核心元器件，如測計量芯片等，對水表、氣表和熱表的性能、精度和穩定性起著至關重要的作用。然而，這些關鍵元器件高度依賴國外進口和國外技術路線，不僅增加了產品成本，還存在供應鏈安全風險，容易受到國際形勢、貿易政策等因素的影響。此外，由于缺乏自主知識產權，國內表企在技術創新和產品升級方面也受到一定限制，難以滿足市場日益多樣化的需求。

二、龍芯推出水熱氣表專用測計量芯片

另一方面，隨著我國經濟的快速發展和城市化進程的加速，水熱氣表作為能源計量的重要工具，其市場需求不斷增長。然而，核心元器件依賴進口的現狀嚴重制約了我國水熱氣表行業的發展，也給國家能源管理和公共服務帶來了潛在風險。在這樣的背景下，實現水熱氣表核心元器件的自主可控和國產化替代，成為保障國家能源安全、提升行業競爭力的必然選擇。

龍芯中科作為國產芯片研發領軍企業，二十多年來一直致力于推動國產芯片的發展和應用。為了解決水熱氣表核心芯片依賴國外技術產品的問題，龍芯中科經過深入研發，推出了首款全自主水熱氣表專用流體測量芯片——龍芯1D。該芯片的推出，是龍芯中科在儀器儀表領域的重要布局，旨在打破國外技術壟斷，為國內表企提供具有自主知識產權的核心芯片解決方案。

三、龍芯超聲波流量測計量芯片介紹

1、龍芯1D概述
作為龍芯1號小芯片家族中的一員，龍芯1D是龍芯自主設計研發的超聲波流量測計量專用SOC芯片，主要應用于超聲波水表、熱量表、燃氣表領域。龍芯1D集TDC與MCU為一體，將超聲波流量測計量行業內雙芯片方案簡化為單芯片方案，降低了成本、提高了性能。龍芯1D芯片具有高精度、高安全性、高性價比、高集成度、低功耗等特點。
2、龍芯1D技術參數
龍芯1D芯片集成 MCU、FLASH、TDC、超聲波脈沖發生器、溫度測量單元、SPI、UART、I2C、RTC、ADC、段式 LCD 控制器、空管檢測、斷線檢測等功能模塊。配合完善的編程、仿真、調試環境，大大簡化超聲波流量測量系統的軟硬件設計。主要內部資源及技術參數，如圖1所示。

圖1 龍芯1D技術參數

3、龍芯1D內部結構
龍芯1D按內部結構可以分為測量模塊、處理器子系統、電源管理模塊和顯示模塊 4 大部分組成，其結構如圖2所示：

圖2 龍芯1D結構圖

處理器子系統是整個芯片的控制核心，它包含了處理器內核以及 FLASH、SPI、ADC、串口控制器以及 I2C 等外設模塊，其電源可以單獨關閉以節約系統功耗。測量模塊（SNRTHS）包含脈沖發生器、模擬比較器和TDC等，該模塊具有獨立的電源控制模塊用于非測量期間關閉電源來降低功耗。顯示模塊最大支持 96 段的 LCD 顯示和獨立的電源控制模塊，芯片其他模塊的電源可以由軟件實現靈活的關斷和開啟以實現性能和功能的最優配置。
4、龍芯1D技術特點
1）安全可靠
完全自主設計：采用 LoongArch指令集，從整個架構的頂層規劃，到各部分的功能定義，再到細節上每條指令的編碼、名稱、含義，在架構上進行自主重新設計，具有充分的自主性。
2）單芯片方案
龍芯1D集TDC與MCU為一體，一顆芯片加上簡單的外圍電路即可以實現時差計算和流量計量。
3）自動化測試
高度可配置的自動模式，不需要單片機進行控制。
4）首波檢測
可配置的首波檢測，方便定義相對的首波位置，去除環境中的大部分噪聲。
5）狀態檢測
多狀態檢測，啟動自動進行換能器在線檢測，并支持實時空管事件報警提示。
5、龍芯1D競爭力
1）自主可控
芯片為自研生產，實現技術自主，自己控制，便于查找問題分析問題，安全性高；技術自控，可根據實際需求進行定制升級。
2）降低成本
芯片集TDC與MCU為一體，集成度高，在保證測量性能的基礎上，節省MCU模塊，具有成本的顯著優勢。
3）服務完善
提供完善的技術支持，提供硬件和軟件服務。
4）品牌優勢
國產CPU第一股，始終秉持為人民做龍芯的理念，深耕CPU研發二十余年，深受廣大人民支持和喜愛。
5）供應穩定
設計生產封裝全部在國內完成，沒有任何卡脖子環節，同一線晶圓代工廠合作緊密，產品供應鏈非常穩定。
6）迭代更新
芯片迭代更新可以帶來性能提升、能效優化、成本降低、集成度提高、軟件兼容性增強、市場適應性提高等多方面的優勢。

四、龍芯水熱氣表專用測計量芯片的作用和意義

1.提升水熱氣表的國產化率：龍芯 1D芯片的推出為國內水熱氣表企業提供了關鍵的核心元器件，有助于提高水熱氣表的整體國產化水平，降低對國外芯片的依賴，增強我國在該領域的自主供應能力。
2.保障能源計量安全：自主可控的測計量芯片能夠確保水熱氣表數據的準確性、安全性和穩定性，防止數據被篡改或泄露，為國家能源管理和計費提供可靠依據，保障能源計量安全。
3.促進技術創新和產業升級：擁有自主知識產權的芯片將激發國內表企的技術創新活力，推動水熱氣表行業的技術進步和產品升級。企業可以根據市場需求和行業發展趨勢，開發出更多功能豐富、性能優越的水熱氣表產品。
4.降低產品成本：國產化芯片的應用可以減少進口芯片的采購成本，降低水熱氣表的整體生產成本，提高國內產品在市場上的價格競爭力，為用戶帶來實惠。
5.構建自主產業生態：龍芯水熱氣表專用測計量芯片的推出，有助于吸引更多國內企業參與到水熱氣表產業鏈的各個環節，形成從芯片設計、制造到表具生產、系統集成的完整自主產業生態，提升我國在儀器儀表領域的整體競爭力。

五、合作呼吁與展望

龍芯中科希望廣大表企能夠積極與龍芯合作，采用龍芯芯片進行產品開發和生產。為了支持合作伙伴，龍芯將提供以下支持與服務：

基于超龍開發板的研發支持：超龍開發板是基于龍芯 1D 搭建的用于快速測試、評估超聲波流量轉換器的硬件開發平臺。它提供了超聲波水表和熱量表所需的全部硬件接口，配套資料豐富，包括應用開發系列視頻教程，方便用戶快速學習和方案評估，目前已有多個應用案例和成套解決方案。

流量表計產品化支持：包括批量離線燒錄器，可支持龍芯 1D 流量表計電路板程序的批量燒錄，提高批量生產效率；流量表計批量生產調試系統，能夠輔助進行流量表計批量自動化生產，大幅提高生產效率；便攜式流量計量演示系統，可模擬超聲波水表工作運行場景，直觀展示各項功能，還可裝配其他廠家的表計進行功能性能比較。

在國家政策的引導和市場需求的推動下，龍芯中科有信心與廣大表企攜手共進，共同推動水熱氣表行業的自主可控和國產化進程。通過采用龍芯水熱氣表專用測計量芯片，國內表企將能夠提升產品競爭力，為用戶提供更加優質、安全、可靠的水熱氣表產品。同時，這也將為我國儀器儀表行業的發展注入新的動力，助力實現產業升級和技術創新，為國家的能源管理和公共服務做出更大貢獻。

相信在不遠的將來，隨著龍芯芯片在水熱氣表領域的廣泛應用，我國水熱氣表行業將迎來嶄新的發展局面，實現真正的自主可控和國產化替代，為國家的科技進步和經濟發展提供有力支撐。

我們期待更多的表企能夠積極響應，與龍芯中科開展深入合作，共同開創我國水熱氣表行業的美好未來！

審核編輯 黃宇