加快推動網信領域核心技術生態圈建設

徐順杰

摘 要：CPU和操作系統是網信領域核心技術的基礎和核心。當前，網信領域核心技術的競爭已經不是單項技術和產品的競爭，而是整個生態系統的競爭，以CPU和操作系統為核心的生態系統越來越成為競爭成敗的關鍵。微軟、英特爾等國際巨頭通過長期深厚的積累和持續高強度的研發投入，牢牢控制著網信領域核心技術生態的關鍵環節。與此同時，我國網信領域核心技術生態圈建設，面臨著核心技術生態碎片化、缺乏積累等問題，需采取針對性的措施加快推動網信領域核心技術生態圈建設。

關鍵詞：CPU；操作系統；網信領域；核心技術；生態圈

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A

Abstract： CPU and operating system are the foundation and core of the core technology of cyber security and information technology. At present， the competition of core technologies in the field of cyber security and information technology is not the competition of individual technologies and products， but the competition of the entire ecosystem. The ecosystem with CPU and operating system as the core is increasingly becoming the key to the success of competition. International giants such as Microsoft and Intel have firmly controlled the key links in the core technology ecology of the cyber security and information technology in the past， through long-term deep accumulation and sustained high-intensity R&D investment. At the same time， the construction of core technology ecosystem in China's cyber security and information technology field faces the problems of fragmentation and lack of accumulation of core technology. It is necessary to take targeted measures to accelerate the construction of the core technology ecosystem in the field of cyber security and information technology.

Key words： CPU； operating system； cyber security and information technology field； core technology； ecosystem

1 引言

當前，網信領域核心技術的競爭已經不是單項技術和產品的競爭，而是整個生態系統的競爭，以CPU和操作系統為核心的生態系統越來越成為競爭成敗的關鍵。構建網信領域核心技術生態圈，實現核心技術體系化突破，成為今后及一段時間內我國面臨的一項重大而緊迫的任務。本文以網信領域核心技術生態圈為研究對象，分析了核心技術生態發展的基本態勢，分析了國內生態建設中存在的問題，在此基礎上，研究提出了我國網信領域核心技術生態圈建設思路及相關措施建議。

2 網信領域核心技術生態圈競爭基本態勢

2.1以CPU和操作系統為核心的生態系統成為網信領域核心技術競爭成敗的關鍵

以互聯、計算為核心的新一代信息技術創新發展，正在加快形成以“云、管、端”為主要構成的信息技術體系。無論云計算系統、信息網絡還是智能終端，CPU和操作系統都是其基礎和核心。當前，體系化發展已成為網信領域核心技術演進的重要方向，網信領域核心競爭力正從單一技術、單一產品和單一企業競爭轉向生態系統的競爭，以CPU和操作系統為核心的生態系統成為競爭成敗的關鍵。正如習近平總書記指出的，核心技術脫離了它的產業鏈、創新鏈、價值鏈，很可能白忙活一場，沒有生態系統的核心技術最終將是死路一條。

2.2 國際巨頭牢牢控制著網信領域核心技術生態圈

在CPU、操作系統等核心技術領域，國際巨頭通過長期深厚的積累和持續高強度的研發投入，牢牢控制著技術、產品和市場，幾乎壟斷了全球網信領域中央處理器、操作系統、數據庫、存儲設備到整機系統等所有產業鏈條的關鍵環節。統計顯示，微軟和英特爾的Wintel聯盟壟斷桌面終端市場長達20年，占據桌面終端80%以上的市場份額；高通和ARM、谷歌和蘋果已經對全球移動互聯網生態實現控制，高通占據移動智能終端57%的市場，ARM已經占據智能手機90%市場，谷歌的安卓系統和蘋果的iOS操作系統已經占據移動智能終端市場的壟斷地位，市場占有率達到85%以上。國際巨頭在技術、專利、市場等方面不斷構建新壁壘，對整個生態的控制能力越來越強。

2.3 面向新技術新應用的核心技術生態圈正在快速形成

當前，移動互聯網、云計算、物聯網、人工智能等新一代信息技術快速發展，引發了信息系統架構及軟硬件應用模式的重大變革。CPU和操作系統作為信息系統的核心，其應用范圍從傳統的桌面計算機、服務器，快速拓展到移動互聯網、云計算、物聯網和人工智能等領域。例如，隨著移動互聯網的快速發展，CPU和操作系統發展重心已經從PC、服務器轉向智能手機、平板電腦等移動終端，并正在向可穿戴設備、智能電視、汽車控制系統、智能家居等方面滲透，國際巨頭紛紛投入巨資，加快構建以CPU和操作系統為核心的移動互聯網生態。又如，新一代信息技術的快速發展，推動了信息技術與傳統制造業等的加速融合，面向工業應用的嵌入式CPU和操作系統成為競爭的新高地，英特爾和ARM通過并購、加大研發力度等方式，在工業和物聯網領域打造CPU和操作系統一體化的生態系統，通用電器等推出了工業互聯網操作系統。再如，人工智能和類腦計算推動計算與存儲深入融合，傳統的CPU處理器在處理神經網絡、人工智能等新興應用領域時，面臨處理器效率低下，存儲帶寬和容量有限等瓶頸，未來需要一個專門的深度學習處理器，而國外在這方面并沒有占據絕對優勢。

3 我國網信領域核心技術生態圈建設的現狀和問題

3.1 核心技術生態碎片化，主攻路線不統一

以CPU和操作系統為核心的網信領域核心技術及產業生態呈現碎片化、主攻路線不統一的狀態。CPU方面，當前我國基本涵蓋了國際所有芯片技術方向，技術路線的選擇一直存在分歧，自主研發路線有Mips、Alpha、Sparc、Unicore四種路線，引進消化吸收路線有X86、Power、ARM三種路線，多頭作戰，造成資源分散，技術無法共享，難以形成具有國際競爭力的產業生態。操作系統方面，國產操作系統多是在Linux和Android基礎上定制開發，涌現出很多企業和產品，企業力量分散，各自為戰，在界面接口、應用接口、測試認證等方面沒有統一標準，尚未形成統一的生態。

3.2 缺乏核心技術積累，自主生態構建能力弱

CPU和操作系統等網信領域核心技術高度依賴國外，技術水平低、力量弱，尚未掌控核心技術發展的話語權，自主生態構建能力弱。CPU方面，走引進消化吸收路線的國內企業，多是獲得國外的授權而并不擁有知識產權，國外企業在對國內企業的授權中有諸多限制，如Intel公司并不向任何第三方提供X86指令集授權，ARM公司在授權同時提供了很多限制性條款，不具備核心技術及其發展的話語權；走自主研發路線的企業，雖具有一定知識產權，可以自由選擇發展方向和技術路線，但是技術產品與國外有較大差距，而且由于自主指令集較為小眾，相關應用適配較少，難以形成規模化效應。操作系統方面，國產操作系統多基于開源Linux設計，但對包括開源Linux內核在內的核心技術消化掌握不足，在開源社區的貢獻有限，產品的性能功能、用戶體驗、穩定性與國際主流產品尚有較大差距，無法自主掌握演進方向，只能基于開源生態發展，無法構建自身的生態系統。

3.3 產業鏈上下游協同不夠，自主生態不完備

當前，國內網信領域核心技術形成了以“國產CPU+基于開源Linux的國產操作系統”的自主生態，但是國產CPU和操作系統產業鏈上下游各環節協同不夠，自主生態不完備。CPU方面，國產CPU面臨缺乏硬件、整機設備和軟件支持的問題，用戶體驗較差，導致國產CPU在消費市場面臨 “不愿用、沒人用”的困境。國產操作系統也面臨著缺乏應用軟件支持的問題，應用軟件數量不足，操作系統難以真正應用開來。此外，國產CPU和操作系統產業鏈條上還存在一些薄弱環節，如目前國內CPU制造工藝遠遠落后國外，CPU專用和高性能制造工藝尚處于起步階段，與工藝制造相關的裝備和材料技術的落后也制約國內制造工藝的升級，如光刻機，國內量產光刻機與國外制程差距大，高端光刻機全部依賴進口；國內CPU設計EDA工具也高度依賴國外。

3.4 對前瞻領域敏感性差，機遇搶抓不夠

新一代信息技術發展給CPU和操作系統核心技術發展帶來變革，但是在這一過程中，我國對前瞻領域核心技術發展重視不足，機遇搶抓不夠。例如，當前通用處理器正逐漸從同構向異構演進，我國對異構計算芯片重要性認識不足，國內關注該領域的企業和研究機構較少，對異構處理器新技術不敏感，科研機構技術研發和產業化脫節。隨著新的計算平臺的涌現，全球IT巨頭都將新興領域操作系統作為其布局的重點，包括云操作系統、物聯網操作系統、智能汽車操作系統、機器人操作系統等，國內企業已經涌現出一些新興領域操作系統產品，但整體看我國在新興領域操作系統領域還不具備顯著競爭力。

3.5 存在體制機制障礙，生態環境建設有待加強

我國CPU和操作系統核心技術發展中還面臨著一些體制機制障礙，生態環境建設有待進一步完善。一是缺乏核心技術長期投入機制。例如，CPU研發需要大量的資金投入，微軟在Vista上投入超過200億美元，開源Linux系統二次開發也至少需要數百億，我國在這方面的投入與國外差距大。二是產學研用協同創新機制尚未形成。國內CPU、基礎軟件和應用軟件廠商之間缺乏制度性合作，組織協調、利益分配等協同創新機制尚未建立，自主產品推廣應用較難。國家財政性資金支持的項目和信息化工程大部分用于購買國外的產品和服務，行業應用未給予國產CPU、操作系統等產品空間，致使國產CPU和操作系統產品沒有市場，得不到應用。三是人才評價和激勵不足，現有科研體制機制未能充分激發科研人員活力，股權激勵、期權激勵等政策落實不到位，在科研人員評價上“條條框框”過多，沒有突出實際能力和業績。四是相關政策和標準規范建設相對滯后，如核心技術自主可控標準、關鍵軟硬件兼容性標準等。

4 對策建議

4.1 統一技術產業發展方向

國家應因勢利導，明確國家在核心技術生態上的要求，制定核心技術生態框架標準，推動各技術方向為國家生態做出貢獻，形成核心技術發展合力。例如，以操作系統為核心構建核心技術生態框架標準。當前我國各類操作系統大都源于開源Linux操作系統，包括服務器操作系統、PC操作系統、移動終端操作系統和嵌入式操作系統等。我國可以Linux操作系統為基礎統一操作系統技術標準，統一操作系統與芯片之間的接口和驅動，以及其他主要的軟硬件接口，為CPU、操作系統等核心技術廠商提供安全可控發展的方向。

4.2 突破產業鏈關鍵環節

國家應在部分關鍵環節上加大投入力度，通過自主創新實現突破，進而掌控核心技術產業發展主導權。一是加快核心技術創新突破，重點突破CPU指令集架構、設計工具、制造工藝、流片設備等方面的關鍵技術，掌握操作系統內核、編譯器、應用程序接口（API）等方面的關鍵技術。二是激發企業創新積極性，建立定向產業投資基金和創業風險投資基金，以市場化機制選擇支持對象，提高國家資金的使用效率。三是優化基礎核心技術創新環境，鼓勵和支持企業和研究機構以開源等形式開放基礎軟硬件技術，并為高校提供相應的教育設施，提升高校在基礎核心技術方面的培養能力，推動信息技術相關課程改革，建立基于自主信息技術產品的學科建設。

4.3 培育核心技術產業生態

國家應依托黨政軍和關鍵信息基礎設施等特殊領域的市場，打造網信領域國產核心技術產品的實驗室，提升核心技術產品的功能、性能和用戶體驗，構建核心技術產品應用生態體系。一是加快推廣核心技術產品自主可控評價的標準體系。在國家網信部門領導組織下，盡快開展評價工作，從開放透明、技術掌控能力、供應鏈保障等方面對信息技術產品進行安全可控評估，引導應用方選擇安全可控的核心技術產品。二是依據應用需求，組織開展針對性適配和優化工作。如通過優化API（應用編程接口）大幅提升應用性能，從局部實現對國際先進技術產品的超越。三是依托國內網信領域核心技術產業聯盟和領軍企業，通過國家投資、產業基金和市場運作手段，推動核心技術全產業鏈布局，加強各環節協調發展和良性互動，構建國家核心技術產業生態體系。

4.4 實現核心技術彎道超車

國家應著眼于未來，強化前瞻性布局，爭取新一代信息技術發展的主導權。著力發展面向云計算、大數據和人工智能的CPU、操作系統等核心技術，解決數據安全等關鍵問題，加速推進以云計算技術替代大型機的進程。加快研究異構計算、多核心處理器等新技術，面向云計算、人工智能、物聯網等新的應用領域，發展新型的操作系統。持續跟蹤量子芯片、生物芯片等前沿技術發展方向，搶先布局下一代集成電路技術發展方向，搶占下一代信息技術發展至高點。

5 結束語

本文以網信領域核心技術生態圈為研究對象，分析了核心技術生態發展的基本態勢，剖析了國內生態建設存在的核心技術生態碎片化、核心技術缺乏積累、產業鏈上下游協同不夠等一系列問題，研究提出了統一技術產業發展方向、突破產業鏈關鍵環節、培育核心技術產業生態、實現核心技術彎道超車等對策建議。

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