信创产业发展探究

2020-11-30李亚莉

装备维修技术 2020年14期

摘要：本文通过信息技术应用过程中芯片卡脖子问题，阻碍了我国信息技术创新，影响到我国国民经济高质量发展。从技术角度分析信息技术应用核心组成CPU、OS、DB（DBMS）等关键部分，指出信息技术应用创新产业——信创产业发展道路，研发制造国产化的CPU、OS、DB（DBMS），生产制造国产化的桌面终端（PC）、服务器（Server云）系统以及国产化的信息技术应用系统，在政府等关键应用部门及行业，实行国产化，提出信创产业发展路径及展望。

关键词：路径;信创;芯片;CPU;OS;DB（DBMS）;X86;AMD;Linux;5G;Android;IOS;国产桌面终端;国产数据库;国产服务系统（云）

全球从PC互联网时代发展到移动互联网时代，正向万物互联时代发展。每一代互联网相比上一代，从联网设备的数量到市场规模，都有指数级的增长。每一代互联网都有掌握产业链的龙头公司，从PC时代的英特尔和微软，到今天的ARM和Google，未来谁能掌握核心芯片和操作系统，就将成为新的万物互联时代的产业链霸主。

信创的核心是改变我国缺“芯”少“魂”的现实，通过自主创新提升信息技术的国际竞争力，推动政府和企业用户加快数字化进程，引领经济发展，实现技术大国、技术强国的理想。

信创作为我国解决核心技术受制于人以及推动建立中国标准、中国体系、中国方案的重要举措，既是历史发展的必然，也是加快“新基建”进度的必要条件。

1、信创产业核心框架

信创产业国产化框架，本文主要从终端应用、云计算（大数据）等几个方面阐述。

1.1终端应用框架

终端应用主要包含整机、操作系统、外设、常用软件、行业软件等。

①国产整机：采用龙芯、飞腾、鲲鹏、海光、兆芯、申威等国产芯片，按照OEM等形式制造，以台式机、一体机、专用机、笔记本、平板、网络终端等方式提供。

②外设固件：采用国产及开源，如：打印机、扫描仪、读卡器、摄像头、高拍仪等

③操作系统（桌面云）：国产操作系统、开源操作系统、国产移动操作系统。

④常用软件：办公（WPS）软件、业务软件、社交软件、视听、图片、安全工具、浏览器、电子邮箱、字典软件、输入法等。

⑤行业应用：政府、电信、金融、交通电力、教育、家庭商用等。

1.2云计算应用框架

云计算应用框架，主要包含基础设施资源、软件服务、平台服务、基础设施服务等几个方面。

①基础设施：整机计算资源、存储设备资源、网络设备资源、通信资源等。

②SaaS（Software-as-a-Service，软件服务）：基础支撑类（政府）、公共服务类（金融）、管理类（通信）、通用业务类（高新技术电子）、专用业务类（电力交通）、项目管理等。

③PaaS（Platform-as-a-Service，平台服务）：数据存储（分布式关系DB、多维度分析DB、全文DB、关系DB、分布式内存DB、列式DB）、数据计算（图计算、流计算、离线计算）、中间件（关系DB、分布式内存DB、分布式列DB）;应用方面主要是大数据技术及运用，微服务开发环境，Devops（过程、方法与系统的统称）持续集成与部署。

④IaaS（Infrastructure-as-a-service，基础设施服务）：宿主机HOST OS（国产、开源、商业），容器虚拟化（Guest OS虚拟机，采用国产OS、网络宿主OS），KVM等虚拟化技术（Guest OS虚拟机，采用国产OS、嵌入式OS、移动OS）。

2、信创产业关键技术及突破

从信创产业的总体框架来看，关键核心技术从国产整机（Computer）、操作系统（OS）、基础软件数据库三个方面突破。下面逐一分析。

2.1CPU芯片架构

当前在全球占据CPU主要地位的是X86，Intel及AMD公司垄断了我国的市场份额。

X86阵营：Intel及AMD公司。

ARM阵营：AMD、飞腾、华为、苹果、三星、博通。

2019年第四季度Mercury Research统计数据表明：在整个消费级X86 CPU市场，包含桌面平台、移动端平台（笔记本和LOT物联网平台）中，所占份额Intel为84.4%，AMD为15.5%，2019年增长率比较平稳，为2.6%，整个消费级X86 CPU市场全年则增长了10%，除此以外VIA（包含兆芯）占据了剩下的0.1%不到的市场。

Mercury Research：消费级CPU市场份额统计表

以上分析也表明，信创的首要任务是芯片CPU的研发，CPU研发生产制造是国家战略，CPU技术能否突破，是我国信创产业发展成功的关键。

经过多年研发，国产CPU取得不小成绩，X86研发生产架构的有上海兆芯（兆芯CPU）、天津海光（海光）;AMR架构有华为、天津飞腾;中科院计算机所的MIPS指令集系列龙芯;江南计算所的ALPHA指令集申威系列。

国产服务器CPU与Xeon Platinum 8180技术参数对比表

从参数来看：国产自主知识产权的CPU对比Intel还存在巨大差距，虽然成绩不错，关键是生态及应用、市场拓展促进研发突破。

最重要的参数：指令集和微结构，指令集相当于CPU的设计程序，而微结构相当于CPU设计程序的实现，指令集相对简单，微结构体现技术含量高低。

整机来说，CPU是关键，是技术含量最高、难度最大的部件，其它內存、GPU、存储器（硬盘）、网卡、显示器等等缺一不可。

2.2操作系统OS

操作系统是IT产业的根基所在，谁掌握了操作系统的话语权，谁就掌握了整个 IT 产业的话语权。

操作系统分为桌面操作系统、服务器操作系统、移动操作系统等。

①PC桌面操作系统

从统计数据看Windows占全球的88.17%，其次是苹果Mac OS系统，约占全球的8.59%，而一直有着Windows系统“替代者”美誉的Linux系统，目前也仅有1.55%的市场份额，操作系统国产化任务极其艰巨。

2019年全球操作系统统计表

②服务器操作系统

据统计，IT服务器领域由Linux、UNIX、Windows三分天下。在服务器操作系统市场占有率方面：Windows server为88%，Linux Server 11%，其它1%。

国内市场上，Linux（包括CentOS、Ubuntu等）已经占据了80%左右的市场份额，剩下的基本被Windows和Solaris瓜分，在未来国内服务器领域，Linux是大势所趋。

国内研发的操作系统，都是基于Linux核心的服务器操作系统，对促进国内信创产业操作系统研发有积极的推动作用。

③移动智能终端操作系统

根据Statcounter2020年1月份的操作系统数据统计，全球手机操作系统中，Android遥遥领先，市场占有率近75%，排第二为苹果IOS，其他所有系统市场份额加起来不足1%。

中国手机操作系统市场中Android领先优势更加明显，市场占有率超过了80%，位列第二位的苹果IOS操作系统占15.57%，其他操作系统全部加起来不足1%，华为鸿蒙操作系统要在手机市场分得一杯羹的难度可想而知！

④国内操作系统

目前国产操作系统均是基于Linux内核仿Windows界面进行的二次开发。主要有统一（UOS）、Deepin、中兴新支点操作系统、红旗Linux、中标麒麟Linux、起点操作系统StartOS、银河麒麟、一铭操作系统、威科乐恩Linux等等。

从操作系统（PC、Server）、手机操作系统市场情况来看，国产操作系统（PC、Server）要快速突破，形成自主知识产权并据有世界领先技术，短期内是不可能的，手机操作系统关键就看华为鸿蒙操作系统能否突出重围。

PC桌面及Server，目前以开源Linux内核为核心，开发形成自主知识产权的国产操作系统。从应用来看，国产Linux内核仿Windows界面的操作系统，深度开发不够，应用生态继承性差，前景光明远大，但任务艰巨。

2.3基础支撑软件数据库

数据库是基础软件核心之一，是IT产业基础软件三驾马车之一，是“IT 重构”关键部分。

目前主要国产传统数据库厂商有：南大通用、武汉达梦、人大金仓、神舟通用。

DB-Engines 2019年9月数据库流行度排行榜发布显示，占据全球前6名的数据库是Oracle、Mysql、Microsoft SQL Sever、PostgreSQl、MongoDB、IBM DB2，未见国产的数据库，其中开源MySQL增长幅度较大，排名第2。

2019年9月数据库流行度排行

数据应用快速增长，云计算、大数据应用如火如荼，互联网应用云化，形成了数据就是云的共识，DB-Engines分析已经不能完全反映数据应用的情况。

摩天轮2020年7月全球数据库热度排行榜

根据摩天轮2020年7月的分析，国际排名前10依然是国际知名数据库提供商。国内排名来看，国内云数据库发展迅速，TiDB、OceanBase和达梦数据库依旧稳居前三，是国产数据库中的佼佼者。第11-20位，中兴GoldenDB、亚信AntDB和易鲸捷EsgynDB值得关注。

摩天轮2020年7月中国数据库热度排行榜

从上述分析来看，国产基础数据库的性能及DBMS方面还处于弱小地位，未来发展道路艰巨。随着我国大数据、云计算、电子商务的快速发展，云数据库成为当下热点，阿里、华为、腾讯等快速崛起，在世界范围内引起极大关注。

3、信创产业发展路径探索

通过政府先导，市场为主，逐渐推进信创产业发展。笔者认为，我国信创产业应该从以下几个路径推动：

3.1以政府公共业务应用为核心，纯国产桌面计算机天钥为主要终端，其它国产终端并存，分三步走

第一步，2020年至2023年桌面终端采用天钥计算机，主要完成文字处理、文档处理、OA办公等日常工作，每年投入1000万台国产计算机终端应用，以政府采购应用支持其研发生产。

第二步，2021年开始，三年内逐渐迁移服务器端的政府OA及行政审批業务到国产服务器端（国产云应用服务端），服务器端可以首先采用IOE替换模式，不受IOE体系卡脖子的限制，同时也促进国产服务器及数据库应用技术的创新及发展。

第三步，考虑到开源软件的风险，2023年逐渐形成国内桌面PC应用、服务器端云数据库应用、业务服务软件全国产化（商业化），形成政府应用全栈式国产化运用。

①从小学、中学、大学、科院机构等教育机构逐步覆盖教育系统，多形式国产终端并存，分三步走

第一步，从2021年开始，国产PC终端逐渐在中小学、大学覆盖，采取先进PC与国产PC混用。许多教育软件，国内国产化厂商还比较少，拥有自主知识产权的教育软件产品在性能方面较差，采用混用模式，经学生体验及教育体验，找出差距，促进国产终端全栈式产业发展。

第二步，高等教育系统教育模式、专业设置向信创产业倾斜，从基础教育开始抓起，形成自主知识产权意识、中华崛起之意识。专业方面：在IC设计、终端制造、CPU指令集、半导体技术、新材料技术、OS、图形图像、科学计算、Machine Learning、模型设计等方面加强。形式方面：大学课程与研发生产机构挂钩，学用结合，从基础方面坐实信创产业根基。

第三步，到2025年教育系统国产终端应用覆盖90%以上，服务端（云）全国产化。

②公共服务部门金融、交通、电信等行业逐渐覆盖，分三步走

第一步，到2023年，采用去IOE替换模式，逐渐迁移服务器（云）端业务。

第二步，从2021年开始，经过风险评估，部分服务器（云）端应用采用国产服务器（云端）服务，通过几年时间，逐渐形成全国产运用及服务。

第三步，大型公共服務及商业企业要学习AWS模式，在WEB应用、数据库（云）、浏览器等方面要投入巨资，开发自主知识产品，替换开源软件。

③鼓励奖励家庭、个人使用国产桌面终端

家庭、个人应用拥有着巨大市场潜力，面向家庭、个人购买国产计算机要有鼓励、奖励措施。终端定价不能过高，尤其与目前主流PC比较;整机桌面系统应用软件方面价格要适中，鼓励体验试用。不能国家支持了，而厂家只看眼前利益，要具有可持续发展的长远布局。

4、未来路径探究

未来信创有哪些发展趋势，笔者认为有以下趋势：

①基本架构国产CPU将向新模式、新指令体统方面发展，创造出领军世界的行业标准。

②在OS上，从仿Windows界面、包装Linux到开发出自主内核的操作系统，比如华为鸿蒙系统等。

③在数据服务（云）方面，因着国内大数据、云计算的快速发展，催生出阿里、腾讯、百度等拥有自主知识产权的高性能产品，未来10年内将引领世界。