我國信息安全自主可控面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

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(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，2010年成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，之后繼續(xù)保持高增長低通脹的發(fā)展態(tài)勢，但2018年以來，國際貿(mào)易形勢越發(fā)嚴(yán)峻，特別是“中興事件”、“華為斷供事件”引發(fā)業(yè)界高度關(guān)注，國家安全、信息安全迎來新的挑戰(zhàn)。關(guān)鍵核心技術(shù)是國之重器，越來越多的企業(yè)意識到獨(dú)立開發(fā)芯片系統(tǒng)的重要性，只有將核心技術(shù)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(chǎn)業(yè)擁有巨大的市場份額

每年全球信息計(jì)算終端市場規(guī)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(jì)算終端產(chǎn)業(yè)鏈上，我國企業(yè)僅在整機(jī)制造等價值量最低的環(huán)節(jié)具有優(yōu)勢，而其中利潤率最高、產(chǎn)值最大的核心芯片（CPU、GPU 等）和操作系統(tǒng)OS、辦公軟件等市場均被wintel 體系壟斷，占據(jù)90%以上的份額。

1.2 信息安全已經(jīng)成為國家整體安全中最重要的環(huán)節(jié)

2010年伊朗核設(shè)施遭受“震網(wǎng)”攻擊，病毒可以入侵工控系統(tǒng)進(jìn)而對重要工業(yè)與國防基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重物理破壞，引發(fā)世界高度關(guān)注；2013年爆發(fā)的棱鏡門事件，完全暴露了信息發(fā)達(dá)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(lán)”事件，告訴我們網(wǎng)絡(luò)安全漏洞已經(jīng)成為有組織且具有國家背景支持的黑客組織進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊的戰(zhàn)略武器庫；2018年多個來源不同的具有國家、政府或情報機(jī)構(gòu)資助的黑客軍團(tuán)對我國境內(nèi)實(shí)施APT 攻擊；自主可控意味著不存在后門，可以主動增強(qiáng)安全（能掌控源代碼，能自己分析研究、增強(qiáng)安全），發(fā)現(xiàn)了漏洞可以主動打補(bǔ)丁等等，而不自主可控意味著喪失主動權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)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(fā)展的四個階段

我國自主可控行業(yè)發(fā)展是艱難的，起初有人認(rèn)為自主研發(fā)不合算，國外企業(yè)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(fā)呢；在自主可控的發(fā)展進(jìn)程中，有的項(xiàng)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(fā)生，然而這些困難都沒能阻止我國自主可控發(fā)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(jì)劃啟動，我國開始布局發(fā)展芯片等底層基礎(chǔ)技術(shù)；1999年，李德磊創(chuàng)辦方舟科技公司，與倪光南院士一同發(fā)展CPU 芯片，于2001年發(fā)布方舟1 號芯片產(chǎn)品，但因缺乏系統(tǒng)生態(tài)而失敗，于2003年放棄CPU 業(yè)務(wù)；2006年，國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中16 個重大科技專項(xiàng)，核高基（核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品）項(xiàng)目啟動，將863 成果導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)，上升為國家戰(zhàn)略。自主可控芯片雛形開始出現(xiàn)，基礎(chǔ)軟件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等實(shí)現(xiàn)從零到有的突破。但缺少資金和配套的生態(tài)體系，使用體驗(yàn)較差，社會輿論上對是否要從頭發(fā)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(fā)，我國更加重視國家信息安全。同期倪光南院士等提議開發(fā)基于共享軟件架構(gòu)的中國自主可控操作系統(tǒng)；浪潮天梭K1 小型機(jī)系統(tǒng)上市，我國成為繼美日之后全球第三個掌握新一代主機(jī)技術(shù)的國家；中國銀監(jiān)會明確提出國產(chǎn)化安全可控要求，要求到2019年國產(chǎn)替代比例達(dá)到75%。次年，郵儲銀行自主可控核心去IOE（IBM 大型機(jī)、Oracle 數(shù)據(jù)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(yàn)證，但自主可控底層核心產(chǎn)品能力不足，芯片、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件能力落后，產(chǎn)品只是勉強(qiáng)可用。

2.3 第三階段：芯片半導(dǎo)體方興未艾（2016年-2018年）

2014年9月，國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大基金成立，以投資拉動產(chǎn)業(yè)生態(tài)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(xù)發(fā)布或進(jìn)行新一代升級，如飛騰首款A(yù)RM 架構(gòu)CPU—FT1500A，龍芯新一代CPU 架構(gòu)、龍芯MIPS 架構(gòu)3A2000，兆芯新一代KX-5000，中科海光X86 架構(gòu)禪定CPU 等，新一代操作系統(tǒng)（中標(biāo)麒麟、銀河麒麟、深之度等）、GPU（景嘉微JM7200 GPU 產(chǎn)品）、存儲（長江存儲）等領(lǐng)域也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)突破。

國產(chǎn)底層芯片從無到有，從能用到好用，CPU、新一代操作系統(tǒng)、GPU、存儲等領(lǐng)域陸續(xù)突破，關(guān)鍵芯片采用ARM、x86 等國際主流架構(gòu)，擁有廣闊產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展未來，產(chǎn)品達(dá)到可用級別，雖然仍落后國際領(lǐng)先水平3-5年，但在早已性能過剩的計(jì)算終端市場完全能夠滿足關(guān)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(guī)劃和基礎(chǔ)研發(fā)階段進(jìn)入正式的產(chǎn)業(yè)落地推進(jìn)階段。金融行業(yè)作為表率先鋒，人行總行、建設(shè)銀行等2019年上半年已經(jīng)有一系列訂單落地，2019年4月，建設(shè)銀行的國產(chǎn)化辦公自動化系統(tǒng)在境內(nèi)外分支機(jī)構(gòu)全面部署上線，基于飛騰中央處理器+麒麟操作系統(tǒng)為核心的自主安全可控平臺，率先在國內(nèi)金融業(yè)中實(shí)現(xiàn)了辦公自動化系統(tǒng)的軟硬件全國產(chǎn)化替代。其它行業(yè)正有序推進(jìn)各自的自主可控進(jìn)程。

3 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

從傳統(tǒng)IT 架構(gòu)時代算起，我國信息產(chǎn)業(yè)起步晚了近30年，雖然近5年來進(jìn)入到加速追趕期，眾多科技企業(yè)在芯片研制上持續(xù)發(fā)力，華為、中興、紫光等企業(yè)取得了一定成果，但這種代際的技術(shù)差距，在原有賽道的追趕是相當(dāng)困難的。

3.1 機(jī)遇一：國際貿(mào)易縮量

2018年以來，我國進(jìn)出口增速持續(xù)下行，國際貿(mào)易形勢越發(fā)嚴(yán)峻，西方信息強(qiáng)國對我國商品大幅加增關(guān)稅，征稅項(xiàng)目總共涵蓋一千多項(xiàng)，以半導(dǎo)體，工業(yè)機(jī)器人，汽車和通信等高科技領(lǐng)域?yàn)橹行模覈黄葐蛹釉鲫P(guān)稅產(chǎn)品排除工作。在國際貿(mào)易縮量，經(jīng)濟(jì)下行壓力持續(xù)增大的關(guān)鍵時期，長期默默耕耘的自主可控產(chǎn)業(yè)迎來重要發(fā)展機(jī)會，其中華為的“備胎計(jì)劃”堪稱未雨綢繆之典范。

3.2 機(jī)遇二：云計(jì)算時代

業(yè)界普遍認(rèn)為2012年是云計(jì)算落地元年，經(jīng)過幾年的發(fā)展，阿里云與AWS、Azure 等世界巨頭一同擠進(jìn)全球云計(jì)算前五行列。2019年5月6日第二屆數(shù)字中國建設(shè)峰會上，阿里發(fā)布了飛騰1500A 和飛騰2000+構(gòu)建的阿里云平臺，騰訊也發(fā)布基于飛騰硬件平臺的騰訊云TStack，天津麒麟則發(fā)布基于自主CPU 的IaaS+PaaS全棧云平臺解決方案。云計(jì)算時代正在到來，對全球IT 基礎(chǔ)架構(gòu)將是一次顛覆式的重新洗禮，這正是國產(chǎn)自主可控基礎(chǔ)軟硬件和云計(jì)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)彎道取直的一次重大機(jī)遇。

3.3 機(jī)遇三：科學(xué)天花板

受制于科學(xué)天花板，芯片技術(shù)的步伐已經(jīng)放緩，想要提升計(jì)算力，需要將通用計(jì)算變?yōu)楫悩?gòu)計(jì)算。人工智能芯片是典型的異構(gòu)計(jì)算，全世界有實(shí)力的企業(yè)都在研發(fā)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(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、5G 等新興技術(shù)的研究均處于世界前列，在新的技術(shù)變革中，我國具有先發(fā)優(yōu)勢。

3.4 挑戰(zhàn)一：芯片設(shè)計(jì)

我國想要擺脫長期壟斷全球的Intel 和Windows 形成的聯(lián)合生態(tài)，就必須研發(fā)自主可控的芯片。雖然代表MIPS 架構(gòu)技術(shù)路線的龍芯、代表ARM 架構(gòu)技術(shù)路線的飛騰、代表X86 架構(gòu)技術(shù)路線的兆芯等企業(yè)陸續(xù)推出自己的新一代處理器，再有基于ARM 架構(gòu)的華為鯤鵬處理器，基于RISC-V 開源架構(gòu)的阿里玄鐵910 頻頻問世，但芯片研發(fā)周期長、投入大，不能一蹴而就，行業(yè)發(fā)展需要10 到20年的時間，成熟的芯片是不斷迭代的產(chǎn)物，當(dāng)今國際市場已經(jīng)存在多種性能優(yōu)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(chǎn)芯片的迭代，這直接限制了我國的芯片設(shè)計(jì)能力的提升。

3.5 挑戰(zhàn)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(jī)，受到《瓦森納協(xié)定》限制，我國被協(xié)定中的40 多個國家排除在外，設(shè)備交貨遙遙無期。

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

3.6 挑戰(zhàn)三：軟件適配

在去IOE 的浪潮中，我國許多優(yōu)秀的企業(yè)猶如雨后春筍，破土而出，在操作系統(tǒng)OS、數(shù)據(jù)庫、中間件、流版簽軟件、安全防護(hù)軟件等方面做出了突出貢獻(xiàn)。操作系統(tǒng)以中標(biāo)麒麟、銀河麒麟、中科方德、深度操作系統(tǒng)為主線；數(shù)據(jù)庫主流的有達(dá)夢、金倉、神通、南大通用；中間件主要由東方通、中創(chuàng)軟件、金蝶天燕和寶蘭德四家企業(yè)提供；流版簽軟件主要有金山辦公、航天福昕、數(shù)維網(wǎng)科、書生電子、金格科技。但自主可控軟件缺乏技術(shù)和商用的積累沉淀，如何促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，推動核心技術(shù)迭代；如何通過開展集成適配技術(shù)攻關(guān)，推動國產(chǎn)軟硬件的集成適配和協(xié)同發(fā)展，眾多軟件的適配可能需要很長的周期進(jìn)行磨合。

3.7 挑戰(zhàn)四：圖形處理器（GPU）

人工智能的發(fā)展促使GPU 需求持續(xù)上升，相比于CPU，GPU則擁有一個專為同時處理多重任務(wù)而設(shè)計(jì)的數(shù)以千計(jì)更小、更高效的核心組成的大規(guī)模并行計(jì)算架構(gòu)，更適合人工智能的計(jì)算需求，能夠使從汽車、手機(jī)和平板電腦到機(jī)器人等平臺的應(yīng)用程序加速運(yùn)行。

GPU 市場被Intel、AMD、NVIDIA 三家企業(yè)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(jù)了整個GPU 市場的70%左右的市場份額，單以集成顯卡計(jì)算，Intel 的市場份額更高。獨(dú)立顯卡方面，AMD和NVIDIA 占據(jù)了絕大多數(shù)的市場份額。目前，我國僅有景嘉微一家企業(yè)可以自主研發(fā)出圖形顯控產(chǎn)品，且用于非民用領(lǐng)域。

4 結(jié)束語

實(shí)踐證明關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。我國發(fā)展國產(chǎn)化自主可控堪稱波瀾壯闊之最偉大歷程。從早期“863”計(jì)劃、“核高基”時代科技界先驅(qū)篳路藍(lán)縷的從0 到1 的突破，一代又一代的芯片、基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)人員、企業(yè)家的長期堅(jiān)持，再到國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大基金用資本方式聚集力量，驅(qū)動產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，截至2019年底，我國自主可控已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，從不好用到勉強(qiáng)能用，正在步入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，用戶感知逐漸上升到好用愿用階段。

自主可控需要經(jīng)受時間的檢驗(yàn)和考驗(yàn)，隨著信息安全形勢的發(fā)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(hù)的整體要求；需要滿足“網(wǎng)絡(luò)安全法”關(guān)于信息防泄漏的要求；需要滿足“零信任”的網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展趨勢等等。

筆者堅(jiān)定看好我國自主可控行業(yè)發(fā)展前景，越是在貿(mào)易摩擦不確定局面下，科技引進(jìn)國際授權(quán)存在安全隱患的情況下，自主可控的價值越發(fā)彰顯，不忘“核高基”重大專項(xiàng)的初心，定能長風(fēng)破浪，橫渡滄海。