我國信息安全自主可控面臨的機遇與挑戰

馮旭

（貴州省信息中心 貴州省貴陽市 550001）

1 背景

我國2001年12月正式加入WTO 后，經濟高速發展，2010年成為世界第二大經濟體，之后繼續保持高增長低通脹的發展態勢，但2018年以來，國際貿易形勢越發嚴峻，特別是“中興事件”、“華為斷供事件”引發業界高度關注，國家安全、信息安全迎來新的挑戰。關鍵核心技術是國之重器，越來越多的企業意識到獨立開發芯片系統的重要性，只有將核心技術牢牢抓在自己手中，才不被“卡脖子”，不會始終受制于人。

1.1 信息產業擁有巨大的市場份額

每年全球信息計算終端市場規模近2 萬億人民幣，其中我國市場近4 千億人民幣。在此信息計算終端產業鏈上，我國企業僅在整機制造等價值量最低的環節具有優勢，而其中利潤率最高、產值最大的核心芯片（CPU、GPU 等）和操作系統OS、辦公軟件等市場均被wintel 體系壟斷，占據90%以上的份額。

1.2 信息安全已經成為國家整體安全中最重要的環節

2010年伊朗核設施遭受“震網”攻擊，病毒可以入侵工控系統進而對重要工業與國防基礎設施造成嚴重物理破壞，引發世界高度關注；2013年爆發的棱鏡門事件，完全暴露了信息發達國家對其他國家信息安全肆無忌憚地侵犯能力；2017年的“永恒之藍”事件，告訴我們網絡安全漏洞已經成為有組織且具有國家背景支持的黑客組織進行網絡攻擊的戰略武器庫；2018年多個來源不同的具有國家、政府或情報機構資助的黑客軍團對我國境內實施APT 攻擊；自主可控意味著不存在后門，可以主動增強安全（能掌控源代碼，能自己分析研究、增強安全），發現了漏洞可以主動打補丁等等，而不自主可控意味著喪失主動權，在網絡攻擊下完全處于被動挨打地位……信息安全防范刻不容緩。

2 我國自主可控發展的四個階段

我國自主可控行業發展是艱難的，起初有人認為自主研發不合算，國外企業花了上千億美元研制出來的芯片，我們用千元人民幣就能買到，何必再去研發呢；在自主可控的發展進程中，有的項目背離“核高基”的初衷，變向支持wintel 體系；甚至也有“漢芯事件”這樣，讓國人氣憤、痛心疾首的事件發生，然而這些困難都沒能阻止我國自主可控發展的步伐。我國自主可控從無到有，大體分為四個歷史階段。

2.1 第一階段：核高基時代（1999年-2013年）

1986年，863 計劃啟動，我國開始布局發展芯片等底層基礎技術；1999年，李德磊創辦方舟科技公司，與倪光南院士一同發展CPU 芯片，于2001年發布方舟1 號芯片產品，但因缺乏系統生態而失敗，于2003年放棄CPU 業務；2006年，國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中16 個重大科技專項，核高基（核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品）項目啟動，將863 成果導入產業，上升為國家戰略。自主可控芯片雛形開始出現，基礎軟件、操作系統、應用軟件等實現從零到有的突破。但缺少資金和配套的生態體系，使用體驗較差，社會輿論上對是否要從頭發展一條自主可控路線存在分歧。

2.2 第二階段：去IOE浪潮（2013年-2016年）

2013年6月，棱鏡門事件爆發，我國更加重視國家信息安全。同期倪光南院士等提議開發基于共享軟件架構的中國自主可控操作系統；浪潮天梭K1 小型機系統上市，我國成為繼美日之后全球第三個掌握新一代主機技術的國家；中國銀監會明確提出國產化安全可控要求，要求到2019年國產替代比例達到75%。次年，郵儲銀行自主可控核心去IOE（IBM 大型機、Oracle 數據庫、EMC 存儲）完成。從此自主可控理念深入人心，必要性和可行性得到驗證，但自主可控底層核心產品能力不足，芯片、操作系統、基礎軟件能力落后，產品只是勉強可用。

2.3 第三階段：芯片半導體方興未艾（2016年-2018年）

2014年9月，國家半導體產業大基金成立，以投資拉動產業生態不斷豐富。2015 到2018年期間，我國一系列自主可控的底層芯片陸續發布或進行新一代升級，如飛騰首款ARM 架構CPU—FT1500A，龍芯新一代CPU 架構、龍芯MIPS 架構3A2000，兆芯新一代KX-5000，中科海光X86 架構禪定CPU 等，新一代操作系統（中標麒麟、銀河麒麟、深之度等）、GPU（景嘉微JM7200 GPU 產品）、存儲（長江存儲）等領域也陸續實現突破。

國產底層芯片從無到有，從能用到好用，CPU、新一代操作系統、GPU、存儲等領域陸續突破，關鍵芯片采用ARM、x86 等國際主流架構，擁有廣闊產業生態發展未來，產品達到可用級別，雖然仍落后國際領先水平3-5年，但在早已性能過剩的計算終端市場完全能夠滿足關鍵用戶的使用需求。

2.4 第四階段：深度推廣到全方位替代（2018年底-2021年）

2018年底以來，自主可控從規劃和基礎研發階段進入正式的產業落地推進階段。金融行業作為表率先鋒，人行總行、建設銀行等2019年上半年已經有一系列訂單落地，2019年4月，建設銀行的國產化辦公自動化系統在境內外分支機構全面部署上線，基于飛騰中央處理器+麒麟操作系統為核心的自主安全可控平臺，率先在國內金融業中實現了辦公自動化系統的軟硬件全國產化替代。其它行業正有序推進各自的自主可控進程。

3 機遇與挑戰

從傳統IT 架構時代算起，我國信息產業起步晚了近30年，雖然近5年來進入到加速追趕期，眾多科技企業在芯片研制上持續發力，華為、中興、紫光等企業取得了一定成果，但這種代際的技術差距，在原有賽道的追趕是相當困難的。

3.1 機遇一：國際貿易縮量

2018年以來，我國進出口增速持續下行，國際貿易形勢越發嚴峻，西方信息強國對我國商品大幅加增關稅，征稅項目總共涵蓋一千多項，以半導體，工業機器人，汽車和通信等高科技領域為中心，我國被迫啟動加增關稅產品排除工作。在國際貿易縮量，經濟下行壓力持續增大的關鍵時期，長期默默耕耘的自主可控產業迎來重要發展機會，其中華為的“備胎計劃”堪稱未雨綢繆之典范。

3.2 機遇二：云計算時代

業界普遍認為2012年是云計算落地元年，經過幾年的發展，阿里云與AWS、Azure 等世界巨頭一同擠進全球云計算前五行列。2019年5月6日第二屆數字中國建設峰會上，阿里發布了飛騰1500A 和飛騰2000+構建的阿里云平臺，騰訊也發布基于飛騰硬件平臺的騰訊云TStack，天津麒麟則發布基于自主CPU 的IaaS+PaaS全棧云平臺解決方案。云計算時代正在到來，對全球IT 基礎架構將是一次顛覆式的重新洗禮，這正是國產自主可控基礎軟硬件和云計算架構實現彎道取直的一次重大機遇。

3.3 機遇三：科學天花板

受制于科學天花板，芯片技術的步伐已經放緩，想要提升計算力，需要將通用計算變為異構計算。人工智能芯片是典型的異構計算，全世界有實力的企業都在研發自己的AI 芯片，其中包括阿里、華為、百度等等。此外，我國對人工智能、物聯網、大數據、區塊鏈、5G 等新興技術的研究均處于世界前列，在新的技術變革中，我國具有先發優勢。

3.4 挑戰一：芯片設計

我國想要擺脫長期壟斷全球的Intel 和Windows 形成的聯合生態，就必須研發自主可控的芯片。雖然代表MIPS 架構技術路線的龍芯、代表ARM 架構技術路線的飛騰、代表X86 架構技術路線的兆芯等企業陸續推出自己的新一代處理器，再有基于ARM 架構的華為鯤鵬處理器，基于RISC-V 開源架構的阿里玄鐵910 頻頻問世，但芯片研發周期長、投入大，不能一蹴而就，行業發展需要10 到20年的時間，成熟的芯片是不斷迭代的產物，當今國際市場已經存在多種性能優越的芯片，甚至價格低廉，因此需要國人有足夠的耐心來等待和配合國產芯片的迭代，這直接限制了我國的芯片設計能力的提升。

3.5 挑戰二：芯片制造

2018年，我國的芯片制造龍頭中芯國際公司向荷蘭AWSL 公司采購的一臺7nm EUV 光刻機，受到《瓦森納協定》限制，我國被協定中的40 多個國家排除在外，設備交貨遙遙無期。

大規模集成電路制造離不開光刻機，它是集合了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域頂尖技術的產物。目前，世界上最先進的光刻機是5nm 技術，我國能買到的最精密光刻機是14nm制程。而我國自主制造的最先進的光刻機是由上海微電子裝備公司（SMEE）生產的，最高水平為量產90nm 光刻機，僅相當于2004年最新款intel 奔騰四處理器的工藝水平。

3.6 挑戰三：軟件適配

在去IOE 的浪潮中，我國許多優秀的企業猶如雨后春筍，破土而出，在操作系統OS、數據庫、中間件、流版簽軟件、安全防護軟件等方面做出了突出貢獻。操作系統以中標麒麟、銀河麒麟、中科方德、深度操作系統為主線；數據庫主流的有達夢、金倉、神通、南大通用；中間件主要由東方通、中創軟件、金蝶天燕和寶蘭德四家企業提供；流版簽軟件主要有金山辦公、航天福昕、數維網科、書生電子、金格科技。但自主可控軟件缺乏技術和商用的積累沉淀，如何促進技術發展，推動核心技術迭代；如何通過開展集成適配技術攻關，推動國產軟硬件的集成適配和協同發展，眾多軟件的適配可能需要很長的周期進行磨合。

3.7 挑戰四：圖形處理器（GPU）

人工智能的發展促使GPU 需求持續上升，相比于CPU，GPU則擁有一個專為同時處理多重任務而設計的數以千計更小、更高效的核心組成的大規模并行計算架構，更適合人工智能的計算需求，能夠使從汽車、手機和平板電腦到機器人等平臺的應用程序加速運行。

GPU 市場被Intel、AMD、NVIDIA 三家企業壟斷，Intel 的GPU 基本為集成顯卡芯片，代表顯卡是HD 系列，用于英特爾的主板和英特爾的CPU，占據了整個GPU 市場的70%左右的市場份額，單以集成顯卡計算，Intel 的市場份額更高。獨立顯卡方面，AMD和NVIDIA 占據了絕大多數的市場份額。目前，我國僅有景嘉微一家企業可以自主研發出圖形顯控產品，且用于非民用領域。

4 結束語

實踐證明關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。我國發展國產化自主可控堪稱波瀾壯闊之最偉大歷程。從早期“863”計劃、“核高基”時代科技界先驅篳路藍縷的從0 到1 的突破，一代又一代的芯片、基礎軟硬件研發人員、企業家的長期堅持，再到國家半導體產業大基金用資本方式聚集力量，驅動產業加速發展，截至2019年底，我國自主可控已經走出實驗室，從不好用到勉強能用，正在步入產業化發展，用戶感知逐漸上升到好用愿用階段。

自主可控需要經受時間的檢驗和考驗，隨著信息安全形勢的發展，對自主可控的要求也在提高，安全的自主可控體系需要貫穿其全生命周期；需要滿足“等保2.0”一個中心、三重防護的整體要求；需要滿足“網絡安全法”關于信息防泄漏的要求；需要滿足“零信任”的網絡安全發展趨勢等等。

筆者堅定看好我國自主可控行業發展前景，越是在貿易摩擦不確定局面下，科技引進國際授權存在安全隱患的情況下，自主可控的價值越發彰顯，不忘“核高基”重大專項的初心，定能長風破浪，橫渡滄海。