自主可控的基础软硬件平台将产生重大突破

整理撰稿人：中科院国家科学图书馆成都分馆信息科技团队徐婧（E-mail:jingxu@clas.ac.cn）、姜禾、张勐

审稿专家：中科院计算所洪学海研究员

自主可控的基础软硬件平台将产生重大突破

整理撰稿人：中科院国家科学图书馆成都分馆信息科技团队徐婧（E-mail:jingxu@clas.ac.cn）、姜禾、张勐

审稿专家：中科院计算所洪学海研究员

1 基础软硬件平台的自主可控对我国意义重大

2006年2月，国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件”（即基础软硬件平台）被确立为16个重大专项之一[1]。随后，科技部制定了配套的《国家“十二五”科学和技术发展规划》，指出要研发自主可控的国产中央处理器（CPU）、操作系统和软件平台、新型移动智能终端、高效能嵌入式中央处理器、系统芯片（SOC）和网络化软件，实现产业化和批量应用，初步形成自主核心电子器件产品保障体系[2]。该重大专项将持续至2020年，中央财政预算约328亿元，预计总投入（含配套地方财政及其他资金）将超过1 000亿元。

基础软硬件平台所涵盖的3个方向：核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品，是21世纪电子信息产业国际竞争的制高点，是体现强国地位的重要标志，对提升我国电子信息产业核心竞争力至关重要[3]。与此同时，基础软硬件平台与国家信息安全、人民生活水平保障与提高等有着密切的关联，对信息技术行业和其他行业如能源、交通等发展起着重大的支撑、融合作用。这些关键技术和产品的突破，不仅将产生新的产业发展机遇，也将创造更多的社会财富。

2 基础软硬件平台的研发形势严峻

基础软硬件平台是信息产业的重要基础，然而该领域我国起步较晚，虽然近年来的信息技术产业产值逐年上升，但利润率却比较低，2009年利润率仅为3.0%，已形成了国外垄断的既有市场。2011年我国自主设计集成电路企业的总销售收入为100亿美元，仅仅是英特尔公司2010—2011年销售收入的增量[4]。

以高端通用芯片为例，电子制造领域市场研究机构iSuppli于2012年12月发布的数据显示：2012年在全球芯片市场，英特尔占有率稳居世界第一为15.7%，销售总额为472.2亿美元。其后分别是三星（10.1%）、高通（4.3%）、德州仪器（4%）和日本东芝（3.6%）[5]。2012年5月，英特尔发布“未来10年芯片研制路线”。据路线图显示，继22nm工艺之后，英特尔将在2013年进入14nm时代，2015年实现10nm，并有可能分别在2017年、2019年实现7nm、5nm[6]。同时，全球IC领域面临后摩尔时代的到来，IC领域的发展路线图不再清晰可见，产品更新换代时间拉长；体硅平面工艺基本走到尽头；三维器件走向前台，其他类型器件也加入竞争；工艺复杂度大幅提升，生产线建设需要高额投资，代工厂对芯片设计的支持能力不断下降；研发成本持续攀升，制造资源越来越少；等比例缩小将不再带来芯片成本的降低；芯片设计与工艺再次紧密结合。而我国国家和业界还未做好足够的准备来迎接后摩尔时代的到来，有可能再次失去10年的战略机遇。

另以桌面操作系统为例，根据权威市场调研机构Net Applications于2013年8月发布的最新统计数据，2013年7月桌面操作系统Windows占据91.56%，稳居第一，MacOS和Linux市场份额分别为7.19%和1.25%[7]。

此外，其他国家也在积极发展自主可控的基础软硬件平台。例如，俄罗斯已于2012年生产出基于俄罗斯国产厄尔布鲁士处理器的个人电脑和用于航空航天领域的计算机和通讯系统芯片[8]。

3 构建自主可控的基础软硬件平台产业体系

基础软硬件平台研发的目标是在芯片、软件和电子器件领域，通过持续创新，攻克一批关键技术、研发一批战略核心产品。到2020年，我国在高端通用芯片、基础软件和核心电子器件领域基本形成具有国际竞争力的高新技术研发与创新体系，拥有一支国际化的、高层次的人才队伍，为我国进入创新型国家行列做出重大贡献。到2035年，我国基于自主可控技术的信息产品和信息服务占到国内市场的50%以上[9]。当前我国已在以CPU和操作系统为代表的自主软硬件上获得了单项技术上的突破，但总体仍以跟踪为主，与国际先进水平的差距主要体现在没有形成自主可控的基础信息产业体系。要改变目前我国信息技术产业受制于国外企业的局面，必须要建立自主可控的信息产业体系[10]，并基于该技术体系持续改进，不断发展[4]。

4 自主可控的基础软硬件平台研发成效显著

在国家重大专项的推动下，我国在自主可控的基础软硬件产品的研发方面取得了一定的进展，同时也基本形成了若干个小型的基础平台自主可控产业链。

在高端通用芯片方面，2011年我国自主研发的8核CPU龙芯3B流片成功，为我国高性能计算机的发展提供了具有竞争力的核心器件[11]。

在基础软件方面，我国已基于开源软件成功开发出多款操作系统、办公软件、数据库和中间件，如中标麒麟操作系统、金山WPS办公软件、神州通用数据库、人大金仓数据库、东方通中间件、中软政务处理系统等，并已开始得到应用。

在核心电子器件方面也不乏突破性成果，2013年8月，复旦大学在晶体管研究上取得突破，研发出半浮栅晶体管的新型基础微电子器件，标志着我国在全球尖端集成电路技术创新链中获得了重大突破[12]。2013年7月，中科院电子所研发的“慧芯二号”可编程芯片成功完成“实践九号”卫星的在轨数据处理任务，成为国内自主研制的首次作为有效载荷搭载上星的最高等级规模可编程芯片，对航天装备核心元器件国产化和自主可控保障有着重要的意义[13]。

此外，国内以曙光公司服务器等产品为基础平台的自主可控产业链也已基本形成，与龙芯、麒麟操作系统、金蝶中间件、东方通中间件、达梦数据库、永中Office、金山WPS等全自主软件企业也形成了有效的合作机制。

未来10年，中国有望在信息技术领域以重大信息化应用与系统整机为牵引，以重大产品为目标，攻克并掌握航天和新一代装备的核心器件、高端通用芯片和操作系统软件的关键技术，全面形成核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品的自主发展能力，基本满足国家战略和产业发展需求，扭转基础信息产品在安全可控自主保障方面的被动局面，主要产品进入国际先进行列。

1国务院.国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006━2020年）.2006.http://www.gov.cn/jrzg/2006-02/09/content_183787.htm.

2科技部.国家“十二五”科学和技术发展规划.2006.http: //www.most.gov.cn/kjgh/.

3国家科技重大专项.核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品专项.2009.http://www.nmp.gov.cn/zxjs/ 200901/t20090113_2120.htm.

4胡伟武.为建立自主可控的信息产业体系而努力奋斗！——在中科院计算所2013年春季战略规划会上的报告.2013.http://www.loongson.cn/about_two.php?id= 35&sub=%CE%AA%BD%A8%C1%A2%D7%D4% D6%F7%BF%C9%BF%D8%B5%C4%D0%C5%CF% A2%B2%FA%D2%B5%CC%E5%CF%B5%B6%F8% C5%AC%C1%A6%B7%DC%B6%B7%A3%A1.

5 iSuppli.Qualcomm Rides Wireless Wave to Take Third Place in Global Semiconductor Market in 2012.2012. http://www.isuppli.com/Semiconductor-Value-Chain/ News/Pages/Qualcomm-Rides-Wireless-Wave-to-Take-Third-Place-in-Global-Semiconductor-Market-in-2012. aspx.

6 Jose Vilches.Intel R&D envisions 10nm chips by 2015, already developing 14nm process.2012.http://www. techspot.com/news/48577-intel-rd-envisions-10nm-chipsby-2015-already-developing-14nm-process.html.

7 NetApplications.2013.http://www.netmarketshare.com/ operating-system-market-share.aspx?qprid=8&qpcus tomd=0&qptimeframe=M&qpsp=174.

8工业和信息化部国际经济技术合作中心.俄罗斯2012年度ICT领域大事件盘点.2012.http://www.ccpitecc. com/article.asp?id=4435.

9中国科学院信息领域战略研究组.中国至2050年信息科技发展路线图.北京：科学出版社，2009.

10中国科学院.科技发展新态势与面向2020年的战略选择.北京：科学出版社，2013.

11李国杰.为建立自主可控的计算机技术体系而奋斗. 2010.http://www.ict.cas.cn/liguojiewenxuan/wzlj/lgjxsbg/201201/P020120106406752134662.pdf.

12 Peng-Fei Wang,Xi Lin,Lei Liu et al.ASemi-Floating Gate Transistor for Low-Voltage Ultrafast Memory and Sensing Operation.Science,2013，341（6146）：640-643.

13宗华.实践九号卫星用上国产可编程芯片.中国科学报，2013-7-31.