信創產業發展探究

摘要：本文通過信息技術應用過程中芯片卡脖子問題，阻礙了我國信息技術創新，影響到我國國民經濟高質量發展。從技術角度分析信息技術應用核心組成CPU、OS、DB（DBMS）等關鍵部分，指出信息技術應用創新產業——信創產業發展道路，研發制造國產化的CPU、OS、DB（DBMS），生產制造國產化的桌面終端（PC）、服務器（Server云）系統以及國產化的信息技術應用系統，在政府等關鍵應用部門及行業，實行國產化，提出信創產業發展路徑及展望。

關鍵詞：路徑;信創;芯片;CPU;OS;DB（DBMS）;X86;AMD;Linux;5G;Android;IOS;國產桌面終端;國產數據庫;國產服務系統（云）

全球從PC互聯網時代發展到移動互聯網時代，正向萬物互聯時代發展。每一代互聯網相比上一代，從聯網設備的數量到市場規模，都有指數級的增長。每一代互聯網都有掌握產業鏈的龍頭公司，從PC時代的英特爾和微軟，到今天的ARM和Google，未來誰能掌握核心芯片和操作系統，就將成為新的萬物互聯時代的產業鏈霸主。

信創的核心是改變我國缺“芯”少“魂”的現實，通過自主創新提升信息技術的國際競爭力，推動政府和企業用戶加快數字化進程，引領經濟發展，實現技術大國、技術強國的理想。

信創作為我國解決核心技術受制于人以及推動建立中國標準、中國體系、中國方案的重要舉措，既是歷史發展的必然，也是加快“新基建”進度的必要條件。

1、信創產業核心框架

信創產業國產化框架，本文主要從終端應用、云計算（大數據）等幾個方面闡述。

1.1終端應用框架

終端應用主要包含整機、操作系統、外設、常用軟件、行業軟件等。

①國產整機：采用龍芯、飛騰、鯤鵬、海光、兆芯、申威等國產芯片，按照OEM等形式制造，以臺式機、一體機、專用機、筆記本、平板、網絡終端等方式提供。

②外設固件：采用國產及開源，如：打印機、掃描儀、讀卡器、攝像頭、高拍儀等

③操作系統（桌面云）：國產操作系統、開源操作系統、國產移動操作系統。

④常用軟件：辦公（WPS）軟件、業務軟件、社交軟件、視聽、圖片、安全工具、瀏覽器、電子郵箱、字典軟件、輸入法等。

⑤行業應用：政府、電信、金融、交通電力、教育、家庭商用等。

1.2云計算應用框架

云計算應用框架，主要包含基礎設施資源、軟件服務、平臺服務、基礎設施服務等幾個方面。

①基礎設施：整機計算資源、存儲設備資源、網絡設備資源、通信資源等。

②SaaS（Software-as-a-Service，軟件服務）：基礎支撐類（政府）、公共服務類（金融）、管理類（通信）、通用業務類（高新技術電子）、專用業務類（電力交通）、項目管理等。

③PaaS（Platform-as-a-Service，平臺服務）：數據存儲（分布式關系DB、多維度分析DB、全文DB、關系DB、分布式內存DB、列式DB）、數據計算（圖計算、流計算、離線計算）、中間件（關系DB、分布式內存DB、分布式列DB）;應用方面主要是大數據技術及運用，微服務開發環境，Devops（過程、方法與系統的統稱）持續集成與部署。

④IaaS（Infrastructure-as-a-service，基礎設施服務）：宿主機HOST OS（國產、開源、商業），容器虛擬化（Guest OS虛擬機，采用國產OS、網絡宿主OS），KVM等虛擬化技術（Guest OS虛擬機，采用國產OS、嵌入式OS、移動OS）。

2、信創產業關鍵技術及突破

從信創產業的總體框架來看，關鍵核心技術從國產整機（Computer）、操作系統（OS）、基礎軟件數據庫三個方面突破。下面逐一分析。

2.1CPU芯片架構

當前在全球占據CPU主要地位的是X86，Intel及AMD公司壟斷了我國的市場份額。

X86陣營：Intel及AMD公司。

ARM陣營：AMD、飛騰、華為、蘋果、三星、博通。

2019年第四季度Mercury Research統計數據表明：在整個消費級X86 CPU市場，包含桌面平臺、移動端平臺（筆記本和LOT物聯網平臺）中，所占份額Intel為84.4%，AMD為15.5%，2019年增長率比較平穩，為2.6%，整個消費級X86 CPU市場全年則增長了10%，除此以外VIA（包含兆芯）占據了剩下的0.1%不到的市場。

Mercury Research：消費級CPU市場份額統計表

以上分析也表明，信創的首要任務是芯片CPU的研發，CPU研發生產制造是國家戰略，CPU技術能否突破，是我國信創產業發展成功的關鍵。

經過多年研發，國產CPU取得不小成績，X86研發生產架構的有上海兆芯（兆芯CPU）、天津海光（海光）;AMR架構有華為、天津飛騰;中科院計算機所的MIPS指令集系列龍芯;江南計算所的ALPHA指令集申威系列。

國產服務器CPU與Xeon Platinum 8180技術參數對比表

從參數來看：國產自主知識產權的CPU對比Intel還存在巨大差距，雖然成績不錯，關鍵是生態及應用、市場拓展促進研發突破。

最重要的參數：指令集和微結構，指令集相當于CPU的設計程序，而微結構相當于CPU設計程序的實現，指令集相對簡單，微結構體現技術含量高低。

整機來說，CPU是關鍵，是技術含量最高、難度最大的部件，其它內存、GPU、存儲器（硬盤）、網卡、顯示器等等缺一不可。

2.2操作系統OS

操作系統是IT產業的根基所在，誰掌握了操作系統的話語權，誰就掌握了整個 IT 產業的話語權。

操作系統分為桌面操作系統、服務器操作系統、移動操作系統等。

①PC桌面操作系統

從統計數據看Windows占全球的88.17%，其次是蘋果Mac OS系統，約占全球的8.59%，而一直有著Windows系統“替代者”美譽的Linux系統，目前也僅有1.55%的市場份額，操作系統國產化任務極其艱巨。

2019年全球操作系統統計表

②服務器操作系統

據統計，IT服務器領域由Linux、UNIX、Windows三分天下。在服務器操作系統市場占有率方面：Windows server為88%，Linux Server 11%，其它1%。

國內市場上，Linux（包括CentOS、Ubuntu等）已經占據了80%左右的市場份額，剩下的基本被Windows和Solaris瓜分，在未來國內服務器領域，Linux是大勢所趨。

國內研發的操作系統，都是基于Linux核心的服務器操作系統，對促進國內信創產業操作系統研發有積極的推動作用。

③移動智能終端操作系統

根據Statcounter2020年1月份的操作系統數據統計，全球手機操作系統中，Android遙遙領先，市場占有率近75%，排第二為蘋果IOS，其他所有系統市場份額加起來不足1%。

中國手機操作系統市場中Android領先優勢更加明顯，市場占有率超過了80%，位列第二位的蘋果IOS操作系統占15.57%，其他操作系統全部加起來不足1%，華為鴻蒙操作系統要在手機市場分得一杯羹的難度可想而知！

④國內操作系統

目前國產操作系統均是基于Linux內核仿Windows界面進行的二次開發。主要有統一（UOS）、Deepin、中興新支點操作系統、紅旗Linux、中標麒麟Linux、起點操作系統StartOS、銀河麒麟、一銘操作系統、威科樂恩Linux等等。

從操作系統（PC、Server）、手機操作系統市場情況來看，國產操作系統（PC、Server）要快速突破，形成自主知識產權并據有世界領先技術，短期內是不可能的，手機操作系統關鍵就看華為鴻蒙操作系統能否突出重圍。

PC桌面及Server，目前以開源Linux內核為核心，開發形成自主知識產權的國產操作系統。從應用來看，國產Linux內核仿Windows界面的操作系統，深度開發不夠，應用生態繼承性差，前景光明遠大，但任務艱巨。

2.3基礎支撐軟件數據庫

數據庫是基礎軟件核心之一，是IT產業基礎軟件三駕馬車之一，是“IT 重構”關鍵部分。

目前主要國產傳統數據庫廠商有：南大通用、武漢達夢、人大金倉、神舟通用。

DB-Engines 2019年9月數據庫流行度排行榜發布顯示，占據全球前6名的數據庫是Oracle、Mysql、Microsoft SQL Sever、PostgreSQl、MongoDB、IBM DB2，未見國產的數據庫，其中開源MySQL增長幅度較大，排名第2。

2019年9月數據庫流行度排行

數據應用快速增長，云計算、大數據應用如火如荼，互聯網應用云化，形成了數據就是云的共識，DB-Engines分析已經不能完全反映數據應用的情況。

摩天輪2020年7月全球數據庫熱度排行榜

根據摩天輪2020年7月的分析，國際排名前10依然是國際知名數據庫提供商。國內排名來看，國內云數據庫發展迅速，TiDB、OceanBase和達夢數據庫依舊穩居前三，是國產數據庫中的佼佼者。第11-20位，中興GoldenDB、亞信AntDB和易鯨捷EsgynDB值得關注。

摩天輪2020年7月中國數據庫熱度排行榜

從上述分析來看，國產基礎數據庫的性能及DBMS方面還處于弱小地位，未來發展道路艱巨。隨著我國大數據、云計算、電子商務的快速發展，云數據庫成為當下熱點，阿里、華為、騰訊等快速崛起，在世界范圍內引起極大關注。

3、信創產業發展路徑探索

通過政府先導，市場為主，逐漸推進信創產業發展。筆者認為，我國信創產業應該從以下幾個路徑推動：

3.1以政府公共業務應用為核心，純國產桌面計算機天鑰為主要終端，其它國產終端并存，分三步走

第一步，2020年至2023年桌面終端采用天鑰計算機，主要完成文字處理、文檔處理、OA辦公等日常工作，每年投入1000萬臺國產計算機終端應用，以政府采購應用支持其研發生產。

第二步，2021年開始，三年內逐漸遷移服務器端的政府OA及行政審批業務到國產服務器端（國產云應用服務端），服務器端可以首先采用IOE替換模式，不受IOE體系卡脖子的限制，同時也促進國產服務器及數據庫應用技術的創新及發展。

第三步，考慮到開源軟件的風險，2023年逐漸形成國內桌面PC應用、服務器端云數據庫應用、業務服務軟件全國產化（商業化），形成政府應用全棧式國產化運用。

①從小學、中學、大學、科院機構等教育機構逐步覆蓋教育系統，多形式國產終端并存，分三步走

第一步，從2021年開始，國產PC終端逐漸在中小學、大學覆蓋，采取先進PC與國產PC混用。許多教育軟件，國內國產化廠商還比較少，擁有自主知識產權的教育軟件產品在性能方面較差，采用混用模式，經學生體驗及教育體驗，找出差距，促進國產終端全棧式產業發展。

第二步，高等教育系統教育模式、專業設置向信創產業傾斜，從基礎教育開始抓起，形成自主知識產權意識、中華崛起之意識。專業方面：在IC設計、終端制造、CPU指令集、半導體技術、新材料技術、OS、圖形圖像、科學計算、Machine Learning、模型設計等方面加強。形式方面：大學課程與研發生產機構掛鉤，學用結合，從基礎方面坐實信創產業根基。

第三步，到2025年教育系統國產終端應用覆蓋90%以上，服務端（云）全國產化。

②公共服務部門金融、交通、電信等行業逐漸覆蓋，分三步走

第一步，到2023年，采用去IOE替換模式，逐漸遷移服務器（云）端業務。

第二步，從2021年開始，經過風險評估，部分服務器（云）端應用采用國產服務器（云端）服務，通過幾年時間，逐漸形成全國產運用及服務。

第三步，大型公共服務及商業企業要學習AWS模式，在WEB應用、數據庫（云）、瀏覽器等方面要投入巨資，開發自主知識產品，替換開源軟件。

③鼓勵獎勵家庭、個人使用國產桌面終端

家庭、個人應用擁有著巨大市場潛力，面向家庭、個人購買國產計算機要有鼓勵、獎勵措施。終端定價不能過高，尤其與目前主流PC比較;整機桌面系統應用軟件方面價格要適中，鼓勵體驗試用。不能國家支持了，而廠家只看眼前利益，要具有可持續發展的長遠布局。

4、未來路徑探究

未來信創有哪些發展趨勢，筆者認為有以下趨勢：

①基本架構國產CPU將向新模式、新指令體統方面發展，創造出領軍世界的行業標準。

②在OS上，從仿Windows界面、包裝Linux到開發出自主內核的操作系統，比如華為鴻蒙系統等。

③在數據服務（云）方面，因著國內大數據、云計算的快速發展，催生出阿里、騰訊、百度等擁有自主知識產權的高性能產品，未來10年內將引領世界。

④催生高性能自主WEB服務、瀏覽器、文檔處理等，產生達到甚至超過Adobe系列產品的圖形圖像處理軟件，產生自主的如Python、Java、C++等開發語言平臺。

⑤在科學計算方面將會出現如MATLAB一樣的超級軟件。

⑥國內硬件開源社區、軟件開源社區（如GitHub）將引領全球。

⑦信創全產業鏈形成，能與Microsoft、亞馬遜、IBM、Oracle、HP、Intel、AMD等巨頭抗衡并共存。

⑧5G催生的全生態應用覆蓋全國各個領域，智能移動終端將占主要應用終端，AI、工業互聯網方面也會引領世界。

結語：未來發展方興未艾，北斗衛星應用，探索月球、火星，VR（AR）虛擬現實，3D打印制造，萬物互聯，無人駕駛，機器人，無代碼開發平臺，量子計算，神經網絡計算等等新技術及應用發展，令人著迷。

作者簡介：

李亞莉（1970-），女，1992年云南大學計算機專業畢業，目前系云南省信息技術發展中心電子工程師、副科長，中國民主促進會會員。一直從事政府、工業信息技術應用研究，對國產化替代（信息技術創新）方面研究有見解。

參考資料：

1、Mercury Research：http：//www.mercuryresearch.com/

2、Statcounter：https：//statcounter.com/

3、DB-Engines：https：//db-engines.com/

4、摩天輪：https：//www.modb.pro/dbRank

5、NetMarketShare