研究成果
CAICT观点
我国核心信息技术发展制约与突破
作者:李婷            发布时间:

  一、发展核心信息技术是建设两个强国的必经之路

  习近平总书记在网络安全和信息化工作座谈会上指出“网络信息技术是全球研发投入最集中、创新最活跃、应用最广泛、辐射带动作用最大的技术创新领域”,同时强调核心技术既是国之重器,也是我们发展最大的 “命门”。发展核心技术是掌握互联网自主发展命运、获取全球分工的合理利润、建设网络强国的必经之路,也是推进制造转型升级、保障制造业安全、构筑制造大国强国的重要战略。

  伴随着全球经济一体化的发展,信息产业分工逐步细化,单一国家实现大颗粒技术垄断的难度越来越大,发展中国家提升核心技术能力的决心也影响着技术优势国家的博弈心态。全球主要发达国家一方面巩固核心技术优势。今年11月2日,美国商务部部长就半导体产业发展发表重要讲话,强调其对美国社会经济及国家安全的重要性,指出包括中国在内的其他国家为推进半导体产业崛起所采取的种种政策,对全球半导体工业格局形成威胁。另一方面加紧打造智能制造新体系。欧美国家分别以“先进制造战略”、“工业4.0战略”为代表,率先构建起了国家制造业变革的战略体系。

  二、新一代核心信息技术蓬勃发展,迎来智能化、工业化两大升级契机

  随着ICT技术发展,以特征尺寸等比例微缩为核心的摩尔定律不断逼近物理极限,传统信息系统技术迭代周期减缓,超越摩尔定律开启了多领域的集成创新,使得信息产品与服务具备万物互联网、泛在感知的智慧能力。传统操作系统加速向网络操作系统发展,促使信息产业加快多种接入技术融合步伐,赋予智能产品万物感知的数据获取能力。而随着人工智能技术的发展,智能感知、智能分析、人机协同、智能应用等环节能力综合提升,将打造真正的智慧能力。随着人工智能技术由量变走向质变,由专用智能向通用智能演进,产业生态加速向云端一体化的数据服务提供者转移。国际领先企业积极围绕传感互联、人工智能两级展开布局,争先在VR/AR、智能汽车和智能制造等细分领域形成垂直优势,在云端协同的人机交互、虚拟现实等通用技术环节形成综合能力。

  同时,核心信息技术创新发展的应用引擎正在扩大,生产市场与消费市场同时由信息化后期向智能化早期过渡,既有信息技术与传统行业加速融合,创新生产方式。近年来,工业领域信息化升级步伐加快,FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各类嵌入式控制装置以每年10%-15%的速度增长。以智能制造为核心的新一轮智能化升级同步到来,工控信息技术的范畴迅速扩大。智能生产设施、数字车间/工厂的升级进程进一步加快,对智能制造基础通信设备、智能制造控制系统、新型工业传感器、制造物联设备、仪器仪表和检测设备、制造信息安全保障产品的需求均有提升。

  三、我国核心技术创新发展条件与制约

  我国核心技术起步较晚,基础薄弱,现有积累源自三条主线。

  一是在全球分工体系中积累上升,多年的媳妇熬成婆。过去几十年间,我国在整机信息产品中由简单加工走向系统集成、品牌生产、自主设计,技术能力顺次延续至计算、显示等核心部件。通信/计算机设备产能位于全球首位,今年前三个季度,我国共生产手机15亿部、移动通信基站设备2.67亿信道、微型计算机设备2.04亿台。CPU高端芯片架构设计能力、移动SoC芯片的设计与制造能力均得到显著提升,TFT-LCD制造工艺有了大幅度进步,带动电子元器件行业生产增速有所加快,前三季度共生产电子元件26740亿只,同比增长了6%。

  二是抓住桌面互联网、移动互联网两次产业转型机遇,少年争做弄潮游。我国企业盘活互联网、移动互联网创新机制,大力发展自主通信标准和商用网络,在移动通信、互联网架构、大数据处理、高性能计算等领域形成了一批系统级创新技术。其中,十亿亿次超级计算机、固定与移动国产通信设备已达到国际领先水平,TD-SCDMA、TD-LTE已成为第3、4代移动通信国际标准之一。

  三是在特有领域和核心学科中开展长期自研与应用实践,雄关漫道真如铁。近十年来,我国在微电子(集成电路)、光电子(显示)等基础学科中保持了相对集中的科技投入,在军工、航天、电力、铁路交通和通信领域形成了大量的自研标准与应用成果,在部分关键领域核心芯片、北斗导航、空天地一体化通信等重要技术上取得突破,逐步建立了集成电路、新型显示等基础材料的供给能力,并开展了量子通信、碳纳米材料等前沿研究。

  但是,核心技术具有较强的历史继承性和体系化创新特点,少数国家已经形成了多领域优势技术基因,并不断嫁接优化重组,巩固有利局面,我国核心信息技术受制于人的局面并没有得到根本改变。目前国内制造工艺落后国外两代,CPU专用和高性能制造工艺尚处于起步阶段,面向服务器和PC的国产CPU产品对外依赖性依然较高,高端IP的缺乏难以支撑设计和制造发展的需求,孤立的CPU生态环境基础薄弱且成熟缓慢。此外,在高性能存储、高速AD/DA、中高端FPGA、DSP、光器件的制备能力和水平上,整体落后于国际先进水平,存在大量短板。

  此外,我国工业设备产业链安全受制于外的问题更加严峻,核心技术研发需求更加紧迫,难度也更高。美欧等工业发达国家投入巨资开展技术研发和标准化工作,跨国公司积极开展产业化工作,已初步形成了从芯片、组件、设备到软件和系统的完备产业链。国内工控制造业无法摆脱上述产业链条,制造与开发均易受到国外影响。

  四、我国核心技术体系化创新关键

  我国在“跟跑并跑”中意图超车,必须加强统筹,促使技术创新链与产业链共同作用,创建前所未有的产业生态系统或产业集群。在核心技术体系化创新中,把握三个关键。一是逐步补齐产业发展不可或缺的基础软硬件技术,此类共性关键技术大多处于少数发达国家垄断,全球体系化再加工的阶段,必须集中力量办大事。以我国信息安全特殊需求为切入点,加强高性能计算与存储系统综合能力的提升,建立具有我国特色的个性化应用产品和生态体系。二是提升前沿布局的眼界与组织水平,抓住人工智能、量子计算、石墨烯等由“跟跑并跑”到“并跑领跑”转变的机遇类技术。三是建立工业领域信息技术供给体系。制定工控设备产品与整体解决方案标准以及发展路标,通过整机产品产业化带动芯片、通信器件、传感器件等关键技术发展,加大中高端仪器仪表所用传感器件研发投入和兼并重组,提升高端流量计、高端调节阀和高端物位/液位仪、信息物理融合系统中间件(CPS)

等核心技术的研发水平。

  作者介绍:

  李婷:中国信息通信研究院两化融合所集成电路与软件研究部主任,财政部PPP专家,移动智能终端技术创新与产业联盟指导委员会委员,高级工程师。连续多年承担国家重大专项,著宽带中国系列丛书之一《指尖上的革命——移动智能终端》,两次获得中国通信学会科技技术奖。

  地址:北京海淀区花园北路52号 中国信息通信研究院两化融合所(100191)

  联系方式:liting@caict.ac.cn

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