淺析標(biāo)準(zhǔn)化助力集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同

摘 要：集成電路產(chǎn)業(yè)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重要組成部分，在支撐人工智能等新一代信息技術(shù)發(fā)展、增強(qiáng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著全球化和國(guó)產(chǎn)自主技術(shù)創(chuàng)新水平的提升，集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。本文緊密圍繞標(biāo)準(zhǔn)化助力集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同這一問(wèn)題，分析了標(biāo)準(zhǔn)化在促進(jìn)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展中的關(guān)鍵作用，并在此基礎(chǔ)上提出具體建議。

關(guān)鍵詞：集成電路，開(kāi)放協(xié)同，標(biāo)準(zhǔn)化

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

0 引 言

集成電路產(chǎn)業(yè)作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重要組成部分，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展、增強(qiáng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)前，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。一方面，以香山芯片為代表的開(kāi)源芯片技術(shù)異軍突起，亟待快速構(gòu)建自主產(chǎn)業(yè)生態(tài)；另一方面，區(qū)域發(fā)展不均衡、產(chǎn)業(yè)鏈碎片化問(wèn)題突出。在國(guó)際技術(shù)封鎖和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的雙重壓力下，開(kāi)放協(xié)同已成為我國(guó)培育壯大集成電路產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。標(biāo)準(zhǔn)化作為科技和產(chǎn)業(yè)之間的紐帶，對(duì)科技高水平創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到關(guān)鍵作用。本文將從標(biāo)準(zhǔn)化的角度出發(fā)，探討其在集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展中的作用，并提出相關(guān)建議。

1 集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的發(fā)展趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)和問(wèn)題

1.1 集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的發(fā)展趨勢(shì)

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，日本在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域采取了舉國(guó)體制下跨部門協(xié)同的模式[1]，使其迅速趕上美國(guó)，一度成為世界集成電路強(qiáng)國(guó)。開(kāi)放協(xié)同有利于聚集全產(chǎn)業(yè)力量，推動(dòng)資源整合，加速創(chuàng)新發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出開(kāi)放協(xié)同的發(fā)展趨勢(shì)。主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）開(kāi)源芯片運(yùn)動(dòng)

開(kāi)源指令集架構(gòu)（RISC-V）是一種基于精簡(jiǎn)指令集原則的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)[2]，旨在提供一個(gè)自由、可擴(kuò)展的處理器架構(gòu)。通過(guò)發(fā)展RISC-V技術(shù)，可降低我國(guó)對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴，促進(jìn)本土產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新。2018年11月，基于RISC-V的“中國(guó)開(kāi)源芯片運(yùn)動(dòng)”正式啟動(dòng)，通過(guò)開(kāi)源共享和協(xié)作開(kāi)發(fā)的模式，降低開(kāi)發(fā)門檻，釋放創(chuàng)新活力。目前，我國(guó)以“香山”RISC-V開(kāi)源高性能處理器[3]為代表的RISC-V產(chǎn)業(yè)日益壯大，在全球范圍內(nèi)的影響力和吸引力日益凸顯。

（2）“系統(tǒng)–架構(gòu)–電路–器件–工藝”跨層次協(xié)同優(yōu)化

集成電路跨層次協(xié)同優(yōu)化的設(shè)計(jì)范式亦被稱為左移融合模型[4]，即將器件、工藝等層級(jí)的后序設(shè)計(jì)與系統(tǒng)、架構(gòu)、電路的前序設(shè)計(jì)階段融合在一起，現(xiàn)有的集成電路分層設(shè)計(jì)范式具有設(shè)計(jì)階段相互解耦、各階段設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。然而，不同設(shè)計(jì)層級(jí)相互影響，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要大量反饋迭代，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，全局優(yōu)化不足?？鐚哟螀f(xié)同優(yōu)化的左移融合模型，其優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)發(fā)周期短，全局優(yōu)化充分，有望實(shí)現(xiàn)集成電路設(shè)計(jì)的降本增效。

（3）異質(zhì)異構(gòu)集成

異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)融合不同材料、工藝及功能器件的優(yōu)勢(shì)，與跨尺度集成、三維集成等方案相結(jié)合，打破了單一工藝集成技術(shù)的性能與功能局限，成為集成電路系統(tǒng)繞過(guò)摩爾定律、進(jìn)一步提升性能的重要方向。面對(duì)復(fù)雜的集成系統(tǒng)要求，產(chǎn)業(yè)不同環(huán)節(jié)之間要開(kāi)展更高水平的協(xié)同工作，不僅涉及技術(shù)的融合與優(yōu)化，還包括設(shè)計(jì)工具的創(chuàng)新及行業(yè)間的深度合作。

（4）技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化多層次協(xié)同發(fā)展

目前，全國(guó)各地已建成多個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，向企業(yè)提供EDA工具支持、IP應(yīng)用、SoC開(kāi)發(fā)、MPW（多項(xiàng)目晶圓）、芯片驗(yàn)證與測(cè)試、芯片應(yīng)用方案開(kāi)發(fā)等技術(shù)資源共享、技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)和成果推廣服務(wù)，推動(dòng)行業(yè)深度整合，共享資源，提高技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力。同時(shí)，集成電路創(chuàng)新鏈條極長(zhǎng)，具有高速動(dòng)態(tài)、體系化發(fā)展的特點(diǎn)。作為一個(gè)高度交叉的學(xué)科，集成電路科技創(chuàng)新正在從器件工藝、設(shè)計(jì)方法與工具、芯片架構(gòu)直到頂層應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化等多個(gè)層次協(xié)同發(fā)展。

1.2 集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同面臨的挑戰(zhàn)和問(wèn)題

在我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展過(guò)程中，在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、數(shù)據(jù)等不同維度都面臨諸多挑戰(zhàn)和問(wèn)題。

1.2.1 技術(shù)碎片化

我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)呈現(xiàn)出高度碎片化的特征。以RISC-V技術(shù)陣營(yíng)碎片化為例，由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同企業(yè)開(kāi)發(fā)的軟件和硬件之間存在兼容性問(wèn)題，這不僅增加了開(kāi)發(fā)成本，也限制了技術(shù)的廣泛應(yīng)用。技術(shù)碎片化問(wèn)題的成因包括以下幾個(gè)方面：（1）技術(shù)創(chuàng)新多樣，面臨技術(shù)壁壘與知識(shí)共享難題；（2）產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)且分工細(xì)化；（3）自主供給能力不足，部分產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)核心技術(shù)缺失；（4）市場(chǎng)個(gè)性化需求增加，亟待通過(guò)獲取開(kāi)放共享的技術(shù)資源降低成本；（5）市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)張，順應(yīng)國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)，催生出不同技術(shù)陣營(yíng)。這些碎片化現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1.2.2 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與資源整合不足

我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)具有結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，大量依賴進(jìn)口，自給率偏低，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)上的企業(yè)之間缺乏供應(yīng)和需求上的較強(qiáng)聯(lián)系，阻礙了產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和高效運(yùn)作；由于協(xié)同不足，各環(huán)節(jié)之間存在重復(fù)勞動(dòng)和浪費(fèi)資源的情況，從而增加了生產(chǎn)成本。在全球化競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，協(xié)同效率的低下使得我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)在與國(guó)際同行的競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位，限制了產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力提升和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。

1.2.3 數(shù)據(jù)價(jià)值亟待釋放

近年來(lái)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，現(xiàn)已成為全球擁有集成電路數(shù)據(jù)資源、算力最多的國(guó)家。在集成電路開(kāi)放協(xié)同過(guò)程中，數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)要素，通過(guò)合理的共享和利用，有效釋放數(shù)據(jù)價(jià)值，將大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升開(kāi)放協(xié)同效能。然而，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重?cái)?shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，尤其是制造和封測(cè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等大量數(shù)據(jù)掌握在企業(yè)自己手中，由于數(shù)據(jù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、數(shù)據(jù)治理等技術(shù)難題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法合理利用，造成大量數(shù)據(jù)資源浪費(fèi)，極大降低了開(kāi)放協(xié)同的效率和質(zhì)量。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)和問(wèn)題，我們亟待開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同、產(chǎn)業(yè)鏈整合和數(shù)據(jù)價(jià)值釋放。同時(shí)，有效發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)和橋梁紐帶作用，助力產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同也顯得尤為關(guān)鍵。

2 標(biāo)準(zhǔn)化助力集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的作用及相關(guān)建議

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化助力集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的作用

2020年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》（國(guó)發(fā)〔2020〕8號(hào)）[5]，提出加強(qiáng)集成電路標(biāo)準(zhǔn)化組織建設(shè)，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，深度參與國(guó)際市場(chǎng)分工協(xié)作和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)于提升集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要性。在集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)化工作可以發(fā)揮以下幾個(gè)方面作用：

（1）緩解技術(shù)陣營(yíng)碎片化現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)作為消除技術(shù)、市場(chǎng)“堵點(diǎn)”的重要手段，通過(guò)組織協(xié)調(diào)技術(shù)差異并達(dá)成共識(shí)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，可有效緩解技術(shù)陣營(yíng)碎片化現(xiàn)象。例如，在集成電路設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)化可以確保不同組件和模塊之間的兼容性，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)化的接口定義可以減少設(shè)計(jì)復(fù)雜性，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，并降低由于兼容性問(wèn)題導(dǎo)致的返工風(fēng)險(xiǎn)。

（2）推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的融合過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)化起到橋梁作用，可確保各個(gè)環(huán)節(jié)之間的順暢對(duì)接和高效協(xié)同。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、標(biāo)準(zhǔn)鏈多鏈融合發(fā)展，有利于快速促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上不同環(huán)節(jié)的國(guó)內(nèi)企業(yè)之間形成需求和供應(yīng)關(guān)系，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈的上下游協(xié)同創(chuàng)新，打通自主可控的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。

（3）推動(dòng)數(shù)據(jù)價(jià)值釋放。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化手段，針對(duì)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)不便共享、數(shù)據(jù)集成難度大等方面問(wèn)題，研制數(shù)據(jù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、數(shù)據(jù)治理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可有效解決數(shù)據(jù)開(kāi)放共享的卡點(diǎn)問(wèn)題，促進(jìn)數(shù)據(jù)價(jià)值合理利用。

2.2 相關(guān)建議

2.2.1 打造開(kāi)放協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)化路線圖

緊密圍繞開(kāi)放協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)針對(duì)部分關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化需求調(diào)研。開(kāi)展集成電路軟硬件協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)化研究，提出統(tǒng)一軟硬件接口和交互標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)的兼容性和互操作性，降低開(kāi)發(fā)成本，提升用戶體驗(yàn)；開(kāi)展統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放接口標(biāo)準(zhǔn)化研究，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放的接口規(guī)范，促進(jìn)不同廠商產(chǎn)品之間的兼容性；開(kāi)展面向開(kāi)放共享的數(shù)據(jù)要素標(biāo)準(zhǔn)化研究，促進(jìn)更大程度的數(shù)據(jù)開(kāi)放；開(kāi)展RISC-V開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)化研究，推動(dòng)開(kāi)源芯片運(yùn)動(dòng)發(fā)展。適應(yīng)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求和技術(shù)創(chuàng)新實(shí)際，打造集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，指明標(biāo)準(zhǔn)化助力集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的方向。

2.2.2 構(gòu)建集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施

構(gòu)建符合開(kāi)放協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)的集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施，打造集成電路開(kāi)放協(xié)同的標(biāo)準(zhǔn)化底座，研究制定開(kāi)放開(kāi)源關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試驗(yàn)證，建立標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試和驗(yàn)證流程。依托高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施，強(qiáng)化集成電路產(chǎn)業(yè)薄弱鏈條，支撐集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的全面發(fā)展。

2.2.3 推動(dòng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化

順應(yīng)集成電路產(chǎn)業(yè)全球化布局，以RISC-V等技術(shù)為切入點(diǎn)，全面加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同，通過(guò)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織合作，引入國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，制定適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化，形成集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)合作新優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，正處在加速發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的變革時(shí)代，標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要作用已獲得廣泛認(rèn)可。在推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的過(guò)程中，通過(guò)加快制定集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，打造開(kāi)放協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，推動(dòng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化，構(gòu)建面向集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同的高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施，將有利于打造我國(guó)自主統(tǒng)一、高質(zhì)量發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同生態(tài)。下一步，應(yīng)加緊研究和落實(shí)各方面標(biāo)準(zhǔn)化工作，與業(yè)界各方攜手，共同推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放協(xié)同發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

溫娜，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要從事集成電路標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、科普標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。

（責(zé)任編輯：張佩玉）