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

    但事實上，真正實現(xiàn)芯片的國產(chǎn)替代并不容易。由于起步較晚，目前中國芯片產(chǎn)業(yè)價值鏈核心環(huán)節(jié)缺失，產(chǎn)業(yè)遠不能支撐市場需要，并且形成了嚴重的對外依賴。高端芯片最為緊缺，其開發(fā)過程需要雄厚的研發(fā)基礎、資本投資以及多年積累，而中國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)信息安全技術國家工程實驗室、工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、《電子技術應用》雜志社、《微型機與應用》聯(lián)合主辦的國產(chǎn)芯片及軟件在工業(yè)控制系統(tǒng)中應用的主題研討會在北京召開，中國電子第六研究所所長宋黎定出席并致辭，副所長劉仁輝做會議總結，工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全技術國家工程實驗室副主任寇小強做會議主持。

    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業(yè)司、工業(yè)和信息化部第五研究所、國家信息技術安全研究中心、公安部第三研究所、國家密碼管理局商用密碼檢測中心、中國電子技術標準化研究院、工信部電子第五研究所、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、中國軟件測評中心、中國信息安全測評中心、廣州地鐵設計研究院、中鐵工程設計咨詢集團、石化盈科信息技術有限責任公司、北京電力公司科技信通部、上海高性能集成電路設計中心、北京微電子技術研究所、中航工業(yè)西安航空計算機技術研究所、盛科網(wǎng)絡（蘇州）有限公司、北京神舟航天軟件技術有限公司、中國電子科技集團公司第三十二研究所、浙江中控技術股份有限公司、和利時集團、國電南瑞科技股份有限公司、廣利核系統(tǒng)工程有限公司、北京智深控制技術有限公司、北京康拓科技有限公司、天津飛騰信息技術有限公司、龍芯中科技術有限公司、上海華虹集成電路有限責任公司、天津麒麟信息技術有限公司、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有限公司、中國軟件與技術服務股份有限公司、西北工業(yè)大學、首都師范大學、南京百傲軟件技術有限責任公司等數(shù)十家單位近百名代表濟濟一堂，圍繞國產(chǎn)芯片發(fā)展現(xiàn)狀、瓶頸和解決方案，芯片國產(chǎn)化對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的重要性，以及工控行業(yè)對芯片廠商的具體需求等話題展開討論。

    1、工控應用的國產(chǎn)芯片現(xiàn)狀

    應該說，工控行業(yè)應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，真正應用到的國產(chǎn)芯片比例卻非常少。尤其是在一些關鍵的芯片比如微處理器，國產(chǎn)的微處理器目前在工控行業(yè)的應用幾乎為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MCU的需求量較大，低端的 MCU產(chǎn)品主要應用在智能I/O板卡，高端的產(chǎn)品則主要應用到小型PLC和RTU產(chǎn)品中。MCU成本敏感，開發(fā)周期長；相對來講，工控行業(yè)對MPU的需求量較小，中低端的MCU主要應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。

    目前來看，MCU芯片市場容量近300億元，其中35億元產(chǎn)品用于工控，我國工控用MCU芯片完全依賴進口。

    2、工控領域對國產(chǎn)芯片的具體要求

    （1)工控領域應用與PC／Server的應用有明顯的不同

    ·相對品種多，數(shù)量少；

    ·相對專用、對芯片性能的要求是夠用；

    ·工控芯片未來要求總線和接口豐富，方便擴展和小型化。

    （2）高端工控產(chǎn)品在應用方面有其特殊性和專用性

    ·工業(yè)領域，有對多媒體、圖形等的處理要求，可通過CPU＋DSP完成；

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

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

    ·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、無風扇，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、實現(xiàn)工控行業(yè)芯片國產(chǎn)化的困難

   ·回報周期：工業(yè)領域分散，品種多，單個行業(yè)對芯片來說量太小，回報周期長；

   ·企業(yè)實力：工控核心芯片、基礎軟件在應用上都特別強調成熟可靠、要求長期持續(xù)投入和積累，投入大回報慢，承擔單位必須具有較強的市場能力與經(jīng)濟實力；

   ·商業(yè)模式：在現(xiàn)有工控核心芯片、基礎軟件、關鍵設備各自分工的商業(yè)模式下，國產(chǎn)產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)孤立發(fā)展，上下游都要受到國外既有成熟產(chǎn)品的壓制，被各個擊破，無法互助協(xié)同發(fā)展，進展緩慢；

   ·競爭力模式：工控產(chǎn)品直接影響功能安全，終端用戶對產(chǎn)品強調可靠性、成熟度與品牌，在性能和功能方面要求較保守，國內產(chǎn)品作為市場后入者缺乏打破壟斷的有效手段和機會，以價格和服務為主的競爭力模式無法支撐基礎開發(fā)的大規(guī)模長期投入；

   ·產(chǎn)業(yè)鏈分工：國內個別優(yōu)秀的系統(tǒng)及關鍵設備企業(yè)雖然投入了巨大的資源在核心芯片與基礎軟件上，但首先由于知識產(chǎn)權、商業(yè)模式、技術成熟度等問題，只能在企業(yè)內部應用，無法解決行業(yè)整體發(fā)展的問題；

   ·國外同類廠商雄厚的生態(tài)實力：近幾年我國的CPU、SOC、OS的設計開發(fā)能力提高，亦能滿足相當部分的工控產(chǎn)品應用需求，但相對于國外同類廠商，還沒有走完軟硬件整合的過程，許多廠商沒有動力嘗試；

   ·價格競爭：價格競爭不只是在消費類領域，在工控領域也表現(xiàn)明顯，尤其在低端、量大的工控產(chǎn)品中，近年來，整個芯片市場中的價格走低。這讓很多國產(chǎn)芯片廠商投入與產(chǎn)出相差甚遠。

   ·廠商的猶豫：國產(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驅動，誰愿意先吃螃蟹？

    4、工控行業(yè)芯片國產(chǎn)化建議

   （1）以應用為牽引，促進國產(chǎn)軟硬件在工業(yè)領域的產(chǎn)品化

    可根據(jù)電力、石油、軌道交通、數(shù)控制造等行業(yè)典型應用需求，開展基于自主cpu、關鍵器件、板級系統(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

    工控設計國民支柱產(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、基礎軟件等搭建平臺，可為此提供保障。

   （3）以CPU為核心，重點行業(yè)國產(chǎn)替換

    在電力、航天、汽車、石油化、軌道交通等重點領域，進行關鍵設備國產(chǎn)化和設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，逐步建立我國自主可控的工業(yè)控制生態(tài)體系。

    國產(chǎn)芯片就像是一塊難啃的骨頭，多少年來成為眾多業(yè)內人士心中一個永遠的痛。但可喜的是，近年來國產(chǎn)芯片還是取得了一定的成果，這也讓我們對未來的芯片國產(chǎn)化之路更有信心。

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