浅析标准化助力集成电路产业开放协同

摘 要：集成电路产业作为新质生产力的重要组成部分，在支撑人工智能等新一代信息技术发展、增强国家经济竞争力等方面发挥着关键作用。随着全球化和国产自主技术创新水平的提升，集成电路产业开放协同发展已成为必然趋势。本文紧密围绕标准化助力集成电路产业开放协同这一问题，分析了标准化在促进开放协同发展中的关键作用，并在此基础上提出具体建议。

关键词：集成电路，开放协同，标准化

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.19.011

0 引 言

集成电路产业作为新质生产力的重要组成部分，对推动现代信息技术发展、增强国家经济竞争力等方面发挥着关键作用。当前，我国集成电路产业正处于转型升级的关键时期。一方面，以香山芯片为代表的开源芯片技术异军突起，亟待快速构建自主产业生态；另一方面，区域发展不均衡、产业链碎片化问题突出。在国际技术封锁和市场竞争的双重压力下，开放协同已成为我国培育壮大集成电路产业的重要发展方向。标准化作为科技和产业之间的纽带，对科技高水平创新和产业高质量发展起到关键作用。本文将从标准化的角度出发，探讨其在集成电路产业开放协同发展中的作用，并提出相关建议。

1 集成电路产业开放协同的发展趋势及面临的挑战和问题

1.1 集成电路产业开放协同的发展趋势

自20世纪70年代以来，日本在半导体产业领域采取了举国体制下跨部门协同的模式[1]，使其迅速赶上美国，一度成为世界集成电路强国。开放协同有利于聚集全产业力量，推动资源整合，加速创新发展。当前，我国集成电路产业呈现出开放协同的发展趋势。主要包括以下几个方面：

（1）开源芯片运动

开源指令集架构（RISC-V）是一种基于精简指令集原则的开放标准[2]，旨在提供一个自由、可扩展的处理器架构。通过发展RISC-V技术，可降低我国对国外技术的依赖，促进本土产业的自主创新。2018年11月，基于RISC-V的“中国开源芯片运动”正式启动，通过开源共享和协作开发的模式，降低开发门槛，释放创新活力。目前，我国以“香山”RISC-V开源高性能处理器[3]为代表的RISC-V产业日益壮大，在全球范围内的影响力和吸引力日益凸显。

（2）“系统–架构–电路–器件–工艺”跨层次协同优化

集成电路跨层次协同优化的设计范式亦被称为左移融合模型[4]，即将器件、工艺等层级的后序设计与系统、架构、电路的前序设计阶段融合在一起，现有的集成电路分层设计范式具有设计阶段相互解耦、各阶段设计简单的优势。然而，不同设计层级相互影响，设计过程中需要大量反馈迭代，开发周期长，全局优化不足。跨层次协同优化的左移融合模型，其优势在于开发周期短，全局优化充分，有望实现集成电路设计的降本增效。

（3）异质异构集成

异质异构集成技术融合不同材料、工艺及功能器件的优势，与跨尺度集成、三维集成等方案相结合，打破了单一工艺集成技术的性能与功能局限，成为集成电路系统绕过摩尔定律、进一步提升性能的重要方向。面对复杂的集成系统要求，产业不同环节之间要开展更高水平的协同工作，不仅涉及技术的融合与优化，还包括设计工具的创新及行业间的深度合作。

（4）技术创新与产业转化多层次协同发展

目前，全国各地已建成多个集成电路产业公共服务平台，向企业提供EDA工具支持、IP应用、SoC开发、MPW（多项目晶圆）、芯片验证与测试、芯片应用方案开发等技术资源共享、技术开发服务和成果推广服务，推动行业深度整合，共享资源，提高技术研发和创新能力。同时，集成电路创新链条极长，具有高速动态、体系化发展的特点。作为一个高度交叉的学科，集成电路科技创新正在从器件工艺、设计方法与工具、芯片架构直到顶层应用和产业转化等多个层次协同发展。

1.2 集成电路产业开放协同面临的挑战和问题

在我国集成电路产业开放协同发展过程中，在技术、产业、数据等不同维度都面临诸多挑战和问题。

1.2.1 技术碎片化

我国集成电路产业技术呈现出高度碎片化的特征。以RISC-V技术阵营碎片化为例，由于缺乏统一的标准，不同企业开发的软件和硬件之间存在兼容性问题，这不仅增加了开发成本，也限制了技术的广泛应用。技术碎片化问题的成因包括以下几个方面：（1）技术创新多样，面临技术壁垒与知识共享难题；（2）产业链条长且分工细化；（3）自主供给能力不足，部分产业链环节核心技术缺失；（4）市场个性化需求增加，亟待通过获取开放共享的技术资源降低成本；（5）市场规模不断扩张，顺应国产化替代趋势，催生出不同技术阵营。这些碎片化现状严重制约了产业发展。

1.2.2 产业链协同与资源整合不足

我国集成电路产业具有结构性问题，大量依赖进口，自给率偏低，导致产业链各个环节上的企业之间缺乏供应和需求上的较强联系，阻碍了产业链的完整性和高效运作；由于协同不足，各环节之间存在重复劳动和浪费资源的情况，从而增加了生产成本。在全球化竞争日益激烈的背景下，协同效率的低下使得我国集成电路产业在与国际同行的竞争中处于不利地位，限制了产业的整体实力提升和产业规模的扩大。

1.2.3 数据价值亟待释放

近年来，我国集成电路产业规模持续增长，进一步推动了数据量的增长，现已成为全球拥有集成电路数据资源、算力最多的国家。在集成电路开放协同过程中，数据作为生产要素，通过合理的共享和利用，有效释放数据价值，将大幅缩短产品研发周期，提高产品质量，提升开放协同效能。然而，我国集成电路产业数据存在严重数据孤岛现象，尤其是制造和封测环节，包括设计数据、测试数据、生产数据等大量数据掌握在企业自己手中，由于数据知识产权、数据治理等技术难题，导致数据无法合理利用，造成大量数据资源浪费，极大降低了开放协同的效率和质量。

针对上述挑战和问题，我们亟待开展技术创新协同、产业链整合和数据价值释放。同时，有效发挥标准引领和桥梁纽带作用，助力产业开放协同也显得尤为关键。

2 标准化助力集成电路产业开放协同的作用及相关建议

2.1 标准化助力集成电路产业开放协同的作用

2020年7月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》（国发〔2020〕8号）[5]，提出加强集成电路标准化组织建设，完善标准体系，深度参与国际市场分工协作和国际标准制定，体现了标准化工作对于提升集成电路产业高质量发展的重要性。在集成电路产业开放协同过程中，标准化工作可以发挥以下几个方面作用：

（1）缓解技术阵营碎片化现象。标准作为消除技术、市场“堵点”的重要手段，通过组织协调技术差异并达成共识，实现统一的技术规范，可有效缓解技术阵营碎片化现象。例如，在集成电路设计中，标准化可以确保不同组件和模块之间的兼容性，从而简化系统集成过程。标准化的接口定义可以减少设计复杂性，加快产品开发周期，并降低由于兼容性问题导致的返工风险。

（2）推动产业链协同。在集成电路产业链与创新链的融合过程中，标准化起到桥梁作用，可确保各个环节之间的顺畅对接和高效协同。推动产业链、创新链、标准链多链融合发展，有利于快速促进产业链上不同环节的国内企业之间形成需求和供应关系，引导产业链的上下游协同创新，打通自主可控的集成电路产业链。

（3）推动数据价值释放。通过标准化手段，针对数据隐私保护、多源异构数据不便共享、数据集成难度大等方面问题，研制数据知识产权保护、数据治理等相关标准，可有效解决数据开放共享的卡点问题，促进数据价值合理利用。

2.2 相关建议

2.2.1 打造开放协同标准化路线图

紧密围绕开放协同发展趋势，重点针对部分关键技术领域开展标准化需求调研。开展集成电路软硬件协同标准化研究，提出统一软硬件接口和交互标准，确保系统的兼容性和互操作性，降低开发成本，提升用户体验；开展统一标准、开放接口标准化研究，制定统一的技术标准和开放的接口规范，促进不同厂商产品之间的兼容性；开展面向开放共享的数据要素标准化研究，促进更大程度的数据开放；开展RISC-V开源标准化研究，推动开源芯片运动发展。适应当前产业开放协同发展趋势，结合产业需求和技术创新实际，打造集成电路产业开放协同标准化路线图，指明标准化助力集成电路产业开放协同的方向。

2.2.2 构建集成电路产业高质量基础设施

构建符合开放协同发展趋势的集成电路产业高质量基础设施，打造集成电路开放协同的标准化底座，研究制定开放开源关键技术标准，开展标准测试验证，建立标准化的测试和验证流程。依托高质量基础设施，强化集成电路产业薄弱链条，支撑集成电路产业开放协同的全面发展。

2.2.3 推动关键标准国际化

顺应集成电路产业全球化布局，以RISC-V等技术为切入点，全面加强国内外标准协同，通过与国际标准化组织合作，引入国际先进标准。同时，结合国内实际情况，制定适合国内市场的标准，推动关键标准国际化，形成集成电路产业国际竞争合作新优势。

3 结 语

当前，正处在加速发展新质生产力的变革时代，标准化工作的重要作用已获得广泛认可。在推进集成电路产业开放协同的过程中，通过加快制定集成电路产业相关标准，打造开放协同标准化路线图，推动关键标准国际化，构建面向集成电路产业开放协同的高质量基础设施，将有利于打造我国自主统一、高质量发展的集成电路产业开放协同生态。下一步，应加紧研究和落实各方面标准化工作，与业界各方携手，共同推动集成电路产业开放协同发展。

参考文献

[1]孙轲，日本的举国体制：集成电路产业的协同发展模式[J].经济导刊，2023（5）：70-75.

[2]郭倩.中国工程院院士倪光南：RISC-V正构建全球主流CPU新格局[N].经济参考报，2024-03-21（7）.

[3]王凯帆，徐易难，余子濠，等.香山开源高性能RISC-V处理器设计与实现[J].计算机研究与发展，2023，60（3）：476-493.

[4]陈云霁，蔡一茂，汪玉，等.集成电路未来发展与关键问题—第347期“双清论坛（青年）”学术综述[J].中国科学：信息科学，2024，54（1）：1-15.

[5]中华人民共和国中央人民政府.国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知[EB/OL].[2020-07-27][2024-05-22].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5535318.htm.

作者简介

温娜，研究员级高级工程师，主要从事集成电路标准化、工业数据标准化、科普标准化研究工作。

（责任编辑：张佩玉）