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    提到國(guó)產(chǎn)芯片，總是讓人又愛又恨。所有從事該領(lǐng)域的人大概都能寫一部自己的心酸血淚史。有人說(shuō)“衛(wèi)星能上天，卻搞不定電腦里的那顆小芯片”，這話讓每一個(gè)致力于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)芯片事業(yè)的人聽起來(lái)尤其刺耳，然而，事實(shí)的確如此。這其中到底是政策出了問(wèn)題還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展出了問(wèn)題，都是值得深思的。如今，信息安全已經(jīng)成為“國(guó)家安全”的前哨陣地，受到了全球各國(guó)前所未有的重視，而作為工業(yè)控制系統(tǒng)的核心元器件——芯片的國(guó)產(chǎn)化，則成為了我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，保障信息安全的必經(jīng)之路。所以，國(guó)產(chǎn)芯片在走過(guò)坎坷的艱難之路后，又迎來(lái)了發(fā)展的良機(jī)。

    但事實(shí)上，真正實(shí)現(xiàn)芯片的國(guó)產(chǎn)替代并不容易。由于起步較晚，目前中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈核心環(huán)節(jié)缺失，產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)不能支撐市場(chǎng)需要，并且形成了嚴(yán)重的對(duì)外依賴。高端芯片最為緊缺，其開發(fā)過(guò)程需要雄厚的研發(fā)基礎(chǔ)、資本投資以及多年積累，而中國(guó)廠商在這幾方面都還比較薄弱。

    在這樣的背景下，2015年10月28日，由工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、《電子技術(shù)應(yīng)用》雜志社、《微型機(jī)與應(yīng)用》聯(lián)合主辦的國(guó)產(chǎn)芯片及軟件在工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的主題研討會(huì)在北京召開，中國(guó)電子第六研究所所長(zhǎng)宋黎定出席并致辭，副所長(zhǎng)劉仁輝做會(huì)議總結(jié)，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室副主任寇小強(qiáng)做會(huì)議主持。

    中央網(wǎng)信辦、工信部電子信息司、工信部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司、工業(yè)和信息化部第五研究所、國(guó)家信息技術(shù)安全研究中心、公安部第三研究所、國(guó)家密碼管理局商用密碼檢測(cè)中心、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、工信部電子第五研究所、中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、中國(guó)軟件測(cè)評(píng)中心、中國(guó)信息安全測(cè)評(píng)中心、廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院、中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)、石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司、北京電力公司科技信通部、上海高性能集成電路設(shè)計(jì)中心、北京微電子技術(shù)研究所、中航工業(yè)西安航空計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所、盛科網(wǎng)絡(luò)（蘇州）有限公司、北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所、浙江中控技術(shù)股份有限公司、和利時(shí)集團(tuán)、國(guó)電南瑞科技股份有限公司、廣利核系統(tǒng)工程有限公司、北京智深控制技術(shù)有限公司、北京康拓科技有限公司、天津飛騰信息技術(shù)有限公司、龍芯中科技術(shù)有限公司、上海華虹集成電路有限責(zé)任公司、天津麒麟信息技術(shù)有限公司、中電和瑞科技有限公司、蘇州雄立科技有限公司、北京神州航天軟件技術(shù)有限公司、中國(guó)軟件與技術(shù)服務(wù)股份有限公司、西北工業(yè)大學(xué)、首都師范大學(xué)、南京百傲軟件技術(shù)有限責(zé)任公司等數(shù)十家單位近百名代表濟(jì)濟(jì)一堂，圍繞國(guó)產(chǎn)芯片發(fā)展現(xiàn)狀、瓶頸和解決方案，芯片國(guó)產(chǎn)化對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的重要性，以及工控行業(yè)對(duì)芯片廠商的具體需求等話題展開討論。

    1、工控應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)芯片現(xiàn)狀

    應(yīng)該說(shuō)，工控行業(yè)應(yīng)用的芯片種類還是比較多的，MCU、MPU、SOC、可編程邏輯芯片、ASIC等都包括在其中，但是在目前的工控產(chǎn)品中，真正應(yīng)用到的國(guó)產(chǎn)芯片比例卻非常少。尤其是在一些關(guān)鍵的芯片比如微處理器，國(guó)產(chǎn)的微處理器目前在工控行業(yè)的應(yīng)用幾乎為0。

    以微處理器為例，主要包括MCU和MPU兩種芯片。工控行業(yè)對(duì)MCU的需求量較大，低端的 MCU產(chǎn)品主要應(yīng)用在智能I/O板卡，高端的產(chǎn)品則主要應(yīng)用到小型PLC和RTU產(chǎn)品中。MCU成本敏感，開發(fā)周期長(zhǎng)；相對(duì)來(lái)講，工控行業(yè)對(duì)MPU的需求量較小，中低端的MCU主要應(yīng)用在裝備控制器和嵌入式HMI產(chǎn)品，高端的MCU則主要用于DCS和大型PLC產(chǎn)品中。同樣，成本較敏感，開發(fā)周期較長(zhǎng)。

    目前來(lái)看，MCU芯片市場(chǎng)容量近300億元，其中35億元產(chǎn)品用于工控，我國(guó)工控用MCU芯片完全依賴進(jìn)口。

    2、工控領(lǐng)域?qū)?guó)產(chǎn)芯片的具體要求

    （1)工控領(lǐng)域應(yīng)用與PC／Server的應(yīng)用有明顯的不同

    ·相對(duì)品種多，數(shù)量少；

    ·相對(duì)專用、對(duì)芯片性能的要求是夠用；

    ·工控芯片未來(lái)要求總線和接口豐富，方便擴(kuò)展和小型化。

    （2）高端工控產(chǎn)品在應(yīng)用方面有其特殊性和專用性

    ·工業(yè)領(lǐng)域，有對(duì)多媒體、圖形等的處理要求，可通過(guò)CPU＋DSP完成；

    ·對(duì)于重要工業(yè)數(shù)據(jù)的安全，以及大數(shù)據(jù)的處理，比如海量報(bào)文的處理、分析、傳輸、存儲(chǔ)，可采用高性能CPU／SOC來(lái)完成，也可采用CPU／SOC＋FPGA的方式來(lái)處理。

    （3）工業(yè)應(yīng)用模式?jīng)Q定了CPU／SOC有低功耗、高集成的趨勢(shì)

    ·工控產(chǎn)品使用環(huán)境較苛刻，-40~-85攝氏度，要求穩(wěn)定性高、無(wú)風(fēng)扇，這就要求硬件低功耗、控制發(fā)熱量；

    ·集成度更高的SOC方案會(huì)逐漸替代通用處理器硬件方案，使工控產(chǎn)品更加小型化、模塊化。

    3、實(shí)現(xiàn)工控行業(yè)芯片國(guó)產(chǎn)化的困難

   ·回報(bào)周期：工業(yè)領(lǐng)域分散，品種多，單個(gè)行業(yè)對(duì)芯片來(lái)說(shuō)量太小，回報(bào)周期長(zhǎng)；

   ·企業(yè)實(shí)力：工控核心芯片、基礎(chǔ)軟件在應(yīng)用上都特別強(qiáng)調(diào)成熟可靠、要求長(zhǎng)期持續(xù)投入和積累，投入大回報(bào)慢，承擔(dān)單位必須具有較強(qiáng)的市場(chǎng)能力與經(jīng)濟(jì)實(shí)力；

   ·商業(yè)模式：在現(xiàn)有工控核心芯片、基礎(chǔ)軟件、關(guān)鍵設(shè)備各自分工的商業(yè)模式下，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)孤立發(fā)展，上下游都要受到國(guó)外既有成熟產(chǎn)品的壓制，被各個(gè)擊破，無(wú)法互助協(xié)同發(fā)展，進(jìn)展緩慢；

   ·競(jìng)爭(zhēng)力模式：工控產(chǎn)品直接影響功能安全，終端用戶對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)可靠性、成熟度與品牌，在性能和功能方面要求較保守，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品作為市場(chǎng)后入者缺乏打破壟斷的有效手段和機(jī)會(huì)，以價(jià)格和服務(wù)為主的競(jìng)爭(zhēng)力模式無(wú)法支撐基礎(chǔ)開發(fā)的大規(guī)模長(zhǎng)期投入；

   ·產(chǎn)業(yè)鏈分工：國(guó)內(nèi)個(gè)別優(yōu)秀的系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備企業(yè)雖然投入了巨大的資源在核心芯片與基礎(chǔ)軟件上，但首先由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、商業(yè)模式、技術(shù)成熟度等問(wèn)題，只能在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用，無(wú)法解決行業(yè)整體發(fā)展的問(wèn)題；

   ·國(guó)外同類廠商雄厚的生態(tài)實(shí)力：近幾年我國(guó)的CPU、SOC、OS的設(shè)計(jì)開發(fā)能力提高，亦能滿足相當(dāng)部分的工控產(chǎn)品應(yīng)用需求，但相對(duì)于國(guó)外同類廠商，還沒有走完軟硬件整合的過(guò)程，許多廠商沒有動(dòng)力嘗試；

   ·價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)：價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)不只是在消費(fèi)類領(lǐng)域，在工控領(lǐng)域也表現(xiàn)明顯，尤其在低端、量大的工控產(chǎn)品中，近年來(lái)，整個(gè)芯片市場(chǎng)中的價(jià)格走低。這讓很多國(guó)產(chǎn)芯片廠商投入與產(chǎn)出相差甚遠(yuǎn)。

   ·廠商的猶豫：國(guó)產(chǎn)CPU、SOC、OS等在工控廠商眼中屬于剛起步，沒有十足的把握和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，誰(shuí)愿意先吃螃蟹？

    4、工控行業(yè)芯片國(guó)產(chǎn)化建議

   （1）以應(yīng)用為牽引，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)軟硬件在工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品化

    可根據(jù)電力、石油、軌道交通、數(shù)控制造等行業(yè)典型應(yīng)用需求，開展基于自主cpu、關(guān)鍵器件、板級(jí)系統(tǒng)的工控產(chǎn)品替換。

   （2）以安全可控的工業(yè)生態(tài)為切入點(diǎn)

    工控設(shè)計(jì)國(guó)民支柱產(chǎn)業(yè)、政治、軍防等，影響力巨大，工控安全必不可少，核心元器件、基礎(chǔ)軟件等搭建平臺(tái)，可為此提供保障。

   （3）以CPU為核心，重點(diǎn)行業(yè)國(guó)產(chǎn)替換

    在電力、航天、汽車、石油化、軌道交通等重點(diǎn)領(lǐng)域，進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和設(shè)備從低端到高端的逐步替換（先32位再64位），兩條腿并行的方式，逐步建立我國(guó)自主可控的工業(yè)控制生態(tài)體系。

    國(guó)產(chǎn)芯片就像是一塊難啃的骨頭，多少年來(lái)成為眾多業(yè)內(nèi)人士心中一個(gè)永遠(yuǎn)的痛。但可喜的是，近年來(lái)國(guó)產(chǎn)芯片還是取得了一定的成果，這也讓我們對(duì)未來(lái)的芯片國(guó)產(chǎn)化之路更有信心。

   以上部分內(nèi)容根據(jù)此次論壇中的和利時(shí)集團(tuán)總工程師朱毅明、龍芯中科技術(shù)有限公司杜安利部長(zhǎng)及上海華虹集成電路有限責(zé)任公司副總經(jīng)理謝文錄的發(fā)言整理，特此感謝。