信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展探究

摘要：本文通過信息技術(shù)應(yīng)用過程中芯片卡脖子問題，阻礙了我國信息技術(shù)創(chuàng)新，影響到我國國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。從技術(shù)角度分析信息技術(shù)應(yīng)用核心組成CPU、OS、DB（DBMS）等關(guān)鍵部分，指出信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)——信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路，研發(fā)制造國產(chǎn)化的CPU、OS、DB（DBMS），生產(chǎn)制造國產(chǎn)化的桌面終端（PC）、服務(wù)器（Server云）系統(tǒng)以及國產(chǎn)化的信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，在政府等關(guān)鍵應(yīng)用部門及行業(yè)，實(shí)行國產(chǎn)化，提出信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑及展望。

關(guān)鍵詞：路徑;信創(chuàng);芯片;CPU;OS;DB（DBMS）;X86;AMD;Linux;5G;Android;IOS;國產(chǎn)桌面終端;國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫;國產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)（云）

全球從PC互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，正向萬物互聯(lián)時(shí)代發(fā)展。每一代互聯(lián)網(wǎng)相比上一代，從聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量到市場規(guī)模，都有指數(shù)級(jí)的增長。每一代互聯(lián)網(wǎng)都有掌握產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭公司，從PC時(shí)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(tǒng)，就將成為新的萬物互聯(lián)時(shí)代的產(chǎn)業(yè)鏈霸主。

信創(chuàng)的核心是改變我國缺“芯”少“魂”的現(xiàn)實(shí)，通過自主創(chuàng)新提升信息技術(shù)的國際競爭力，推動(dòng)政府和企業(yè)用戶加快數(shù)字化進(jìn)程，引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)技術(shù)大國、技術(shù)強(qiáng)國的理想。

信創(chuàng)作為我國解決核心技術(shù)受制于人以及推動(dòng)建立中國標(biāo)準(zhǔn)、中國體系、中國方案的重要舉措，既是歷史發(fā)展的必然，也是加快“新基建”進(jìn)度的必要條件。

1、信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)核心框架

信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化框架，本文主要從終端應(yīng)用、云計(jì)算（大數(shù)據(jù)）等幾個(gè)方面闡述。

1.1終端應(yīng)用框架

終端應(yīng)用主要包含整機(jī)、操作系統(tǒng)、外設(shè)、常用軟件、行業(yè)軟件等。

①國產(chǎn)整機(jī)：采用龍芯、飛騰、鯤鵬、海光、兆芯、申威等國產(chǎn)芯片，按照OEM等形式制造，以臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)、專用機(jī)、筆記本、平板、網(wǎng)絡(luò)終端等方式提供。

②外設(shè)固件：采用國產(chǎn)及開源，如：打印機(jī)、掃描儀、讀卡器、攝像頭、高拍儀等

③操作系統(tǒng)（桌面云）：國產(chǎn)操作系統(tǒng)、開源操作系統(tǒng)、國產(chǎn)移動(dòng)操作系統(tǒng)。

④常用軟件：辦公（WPS）軟件、業(yè)務(wù)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(yè)應(yīng)用：政府、電信、金融、交通電力、教育、家庭商用等。

1.2云計(jì)算應(yīng)用框架

云計(jì)算應(yīng)用框架，主要包含基礎(chǔ)設(shè)施資源、軟件服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)等幾個(gè)方面。

①基礎(chǔ)設(shè)施：整機(jī)計(jì)算資源、存儲(chǔ)設(shè)備資源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源、通信資源等。

②SaaS（Software-as-a-Service，軟件服務(wù)）：基礎(chǔ)支撐類（政府）、公共服務(wù)類（金融）、管理類（通信）、通用業(yè)務(wù)類（高新技術(shù)電子）、專用業(yè)務(wù)類（電力交通）、項(xiàng)目管理等。

③PaaS（Platform-as-a-Service，平臺(tái)服務(wù)）：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（分布式關(guān)系DB、多維度分析DB、全文DB、關(guān)系DB、分布式內(nèi)存DB、列式DB）、數(shù)據(jù)計(jì)算（圖計(jì)算、流計(jì)算、離線計(jì)算）、中間件（關(guān)系DB、分布式內(nèi)存DB、分布式列DB）;應(yīng)用方面主要是大數(shù)據(jù)技術(shù)及運(yùn)用，微服務(wù)開發(fā)環(huán)境，Devops（過程、方法與系統(tǒng)的統(tǒng)稱）持續(xù)集成與部署。

④IaaS（Infrastructure-as-a-service，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)）：宿主機(jī)HOST OS（國產(chǎn)、開源、商業(yè)），容器虛擬化（Guest OS虛擬機(jī)，采用國產(chǎn)OS、網(wǎng)絡(luò)宿主OS），KVM等虛擬化技術(shù)（Guest OS虛擬機(jī)，采用國產(chǎn)OS、嵌入式OS、移動(dòng)OS）。

2、信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及突破

從信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的總體框架來看，關(guān)鍵核心技術(shù)從國產(chǎn)整機(jī)（Computer）、操作系統(tǒng)（OS）、基礎(chǔ)軟件數(shù)據(jù)庫三個(gè)方面突破。下面逐一分析。

2.1CPU芯片架構(gòu)

當(dāng)前在全球占據(jù)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：在整個(gè)消費(fèi)級(jí)X86 CPU市場，包含桌面平臺(tái)、移動(dòng)端平臺(tái)（筆記本和LOT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)）中，所占份額Intel為84.4%，AMD為15.5%，2019年增長率比較平穩(wěn)，為2.6%，整個(gè)消費(fèi)級(jí)X86 CPU市場全年則增長了10%，除此以外VIA（包含兆芯）占據(jù)了剩下的0.1%不到的市場。

Mercury Research：消費(fèi)級(jí)CPU市場份額統(tǒng)計(jì)表

以上分析也表明，信創(chuàng)的首要任務(wù)是芯片CPU的研發(fā)，CPU研發(fā)生產(chǎn)制造是國家戰(zhàn)略，CPU技術(shù)能否突破，是我國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成功的關(guān)鍵。

經(jīng)過多年研發(fā)，國產(chǎn)CPU取得不小成績，X86研發(fā)生產(chǎn)架構(gòu)的有上海兆芯（兆芯CPU）、天津海光（海光）;AMR架構(gòu)有華為、天津飛騰;中科院計(jì)算機(jī)所的MIPS指令集系列龍芯;江南計(jì)算所的ALPHA指令集申威系列。

國產(chǎn)服務(wù)器CPU與Xeon Platinum 8180技術(shù)參數(shù)對(duì)比表

從參數(shù)來看：國產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU對(duì)比Intel還存在巨大差距，雖然成績不錯(cuò)，關(guān)鍵是生態(tài)及應(yīng)用、市場拓展促進(jìn)研發(fā)突破。

最重要的參數(shù)：指令集和微結(jié)構(gòu)，指令集相當(dāng)于CPU的設(shè)計(jì)程序，而微結(jié)構(gòu)相當(dāng)于CPU設(shè)計(jì)程序的實(shí)現(xiàn)，指令集相對(duì)簡單，微結(jié)構(gòu)體現(xiàn)技術(shù)含量高低。

整機(jī)來說，CPU是關(guān)鍵，是技術(shù)含量最高、難度最大的部件，其它內(nèi)存、GPU、存儲(chǔ)器（硬盤）、網(wǎng)卡、顯示器等等缺一不可。

2.2操作系統(tǒng)OS

操作系統(tǒng)是IT產(chǎn)業(yè)的根基所在，誰掌握了操作系統(tǒng)的話語權(quán)，誰就掌握了整個(gè) IT 產(chǎn)業(yè)的話語權(quán)。

操作系統(tǒng)分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)等。

①PC桌面操作系統(tǒng)

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看Windows占全球的88.17%，其次是蘋果Mac OS系統(tǒng)，約占全球的8.59%，而一直有著Windows系統(tǒng)“替代者”美譽(yù)的Linux系統(tǒng)，目前也僅有1.55%的市場份額，操作系統(tǒng)國產(chǎn)化任務(wù)極其艱巨。

2019年全球操作系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)表

②服務(wù)器操作系統(tǒng)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，IT服務(wù)器領(lǐng)域由Linux、UNIX、Windows三分天下。在服務(wù)器操作系統(tǒng)市場占有率方面：Windows server為88%，Linux Server 11%，其它1%。

國內(nèi)市場上，Linux（包括CentOS、Ubuntu等）已經(jīng)占據(jù)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(nèi)服務(wù)器領(lǐng)域，Linux是大勢(shì)所趨。

國內(nèi)研發(fā)的操作系統(tǒng)，都是基于Linux核心的服務(wù)器操作系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)國內(nèi)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)操作系統(tǒng)研發(fā)有積極的推動(dòng)作用。

③移動(dòng)智能終端操作系統(tǒng)

根據(jù)Statcounter2020年1月份的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球手機(jī)操作系統(tǒng)中，Android遙遙領(lǐng)先，市場占有率近75%，排第二為蘋果IOS，其他所有系統(tǒng)市場份額加起來不足1%。

中國手機(jī)操作系統(tǒng)市場中Android領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)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(tǒng)占15.57%，其他操作系統(tǒng)全部加起來不足1%，華為鴻蒙操作系統(tǒng)要在手機(jī)市場分得一杯羹的難度可想而知！

④國內(nèi)操作系統(tǒng)

目前國產(chǎn)操作系統(tǒng)均是基于Linux內(nèi)核仿Windows界面進(jìn)行的二次開發(fā)。主要有統(tǒng)一（UOS）、Deepin、中興新支點(diǎn)操作系統(tǒng)、紅旗Linux、中標(biāo)麒麟Linux、起點(diǎn)操作系統(tǒng)StartOS、銀河麒麟、一銘操作系統(tǒng)、威科樂恩Linux等等。

從操作系統(tǒng)（PC、Server）、手機(jī)操作系統(tǒng)市場情況來看，國產(chǎn)操作系統(tǒng)（PC、Server）要快速突破，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并據(jù)有世界領(lǐng)先技術(shù)，短期內(nèi)是不可能的，手機(jī)操作系統(tǒng)關(guān)鍵就看華為鴻蒙操作系統(tǒng)能否突出重圍。

PC桌面及Server，目前以開源Linux內(nèi)核為核心，開發(fā)形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)操作系統(tǒng)。從應(yīng)用來看，國產(chǎn)Linux內(nèi)核仿Windows界面的操作系統(tǒng)，深度開發(fā)不夠，應(yīng)用生態(tài)繼承性差，前景光明遠(yuǎn)大，但任務(wù)艱巨。

2.3基礎(chǔ)支撐軟件數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)軟件核心之一，是IT產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)軟件三駕馬車之一，是“IT 重構(gòu)”關(guān)鍵部分。

目前主要國產(chǎn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫廠商有：南大通用、武漢達(dá)夢(mèng)、人大金倉、神舟通用。

DB-Engines 2019年9月數(shù)據(jù)庫流行度排行榜發(fā)布顯示，占據(jù)全球前6名的數(shù)據(jù)庫是Oracle、Mysql、Microsoft SQL Sever、PostgreSQl、MongoDB、IBM DB2，未見國產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫，其中開源MySQL增長幅度較大，排名第2。

2019年9月數(shù)據(jù)庫流行度排行

數(shù)據(jù)應(yīng)用快速增長，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用如火如荼，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用云化，形成了數(shù)據(jù)就是云的共識(shí)，DB-Engines分析已經(jīng)不能完全反映數(shù)據(jù)應(yīng)用的情況。

摩天輪2020年7月全球數(shù)據(jù)庫熱度排行榜

根據(jù)摩天輪2020年7月的分析，國際排名前10依然是國際知名數(shù)據(jù)庫提供商。國內(nèi)排名來看，國內(nèi)云數(shù)據(jù)庫發(fā)展迅速，TiDB、OceanBase和達(dá)夢(mèng)數(shù)據(jù)庫依舊穩(wěn)居前三，是國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的佼佼者。第11-20位，中興GoldenDB、亞信AntDB和易鯨捷EsgynDB值得關(guān)注。

摩天輪2020年7月中國數(shù)據(jù)庫熱度排行榜

從上述分析來看，國產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的性能及DBMS方面還處于弱小地位，未來發(fā)展道路艱巨。隨著我國大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、電子商務(wù)的快速發(fā)展，云數(shù)據(jù)庫成為當(dāng)下熱點(diǎn)，阿里、華為、騰訊等快速崛起，在世界范圍內(nèi)引起極大關(guān)注。

3、信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑探索

通過政府先導(dǎo)，市場為主，逐漸推進(jìn)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。筆者認(rèn)為，我國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該從以下幾個(gè)路徑推動(dòng)：

3.1以政府公共業(yè)務(wù)應(yīng)用為核心，純國產(chǎn)桌面計(jì)算機(jī)天鑰為主要終端，其它國產(chǎn)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(jì)算機(jī)，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(tái)國產(chǎn)計(jì)算機(jī)終端應(yīng)用，以政府采購應(yīng)用支持其研發(fā)生產(chǎn)。

第二步，2021年開始，三年內(nèi)逐漸遷移服務(wù)器端的政府OA及行政審批業(yè)務(wù)到國產(chǎn)服務(wù)器端（國產(chǎn)云應(yīng)用服務(wù)端），服務(wù)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(shí)也促進(jìn)國產(chǎn)服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新及發(fā)展。

第三步，考慮到開源軟件的風(fēng)險(xiǎn)，2023年逐漸形成國內(nèi)桌面PC應(yīng)用、服務(wù)器端云數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、業(yè)務(wù)服務(wù)軟件全國產(chǎn)化（商業(yè)化），形成政府應(yīng)用全棧式國產(chǎn)化運(yùn)用。

①從小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)、科院機(jī)構(gòu)等教育機(jī)構(gòu)逐步覆蓋教育系統(tǒng)，多形式國產(chǎn)終端并存，分三步走

第一步，從2021年開始，國產(chǎn)PC終端逐漸在中小學(xué)、大學(xué)覆蓋，采取先進(jìn)PC與國產(chǎn)PC混用。許多教育軟件，國內(nèi)國產(chǎn)化廠商還比較少，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的教育軟件產(chǎn)品在性能方面較差，采用混用模式，經(jīng)學(xué)生體驗(yàn)及教育體驗(yàn)，找出差距，促進(jìn)國產(chǎn)終端全棧式產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

第二步，高等教育系統(tǒng)教育模式、專業(yè)設(shè)置向信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)傾斜，從基礎(chǔ)教育開始抓起，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)、中華崛起之意識(shí)。專業(yè)方面：在IC設(shè)計(jì)、終端制造、CPU指令集、半導(dǎo)體技術(shù)、新材料技術(shù)、OS、圖形圖像、科學(xué)計(jì)算、Machine Learning、模型設(shè)計(jì)等方面加強(qiáng)。形式方面：大學(xué)課程與研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)掛鉤，學(xué)用結(jié)合，從基礎(chǔ)方面坐實(shí)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)根基。

第三步，到2025年教育系統(tǒng)國產(chǎn)終端應(yīng)用覆蓋90%以上，服務(wù)端（云）全國產(chǎn)化。

②公共服務(wù)部門金融、交通、電信等行業(yè)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(wù)器（云）端業(yè)務(wù)。

第二步，從2021年開始，經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，部分服務(wù)器（云）端應(yīng)用采用國產(chǎn)服務(wù)器（云端）服務(wù)，通過幾年時(shí)間，逐漸形成全國產(chǎn)運(yùn)用及服務(wù)。

第三步，大型公共服務(wù)及商業(yè)企業(yè)要學(xué)習(xí)AWS模式，在WEB應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫（云）、瀏覽器等方面要投入巨資，開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)品，替換開源軟件。

③鼓勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)家庭、個(gè)人使用國產(chǎn)桌面終端

家庭、個(gè)人應(yīng)用擁有著巨大市場潛力，面向家庭、個(gè)人購買國產(chǎn)計(jì)算機(jī)要有鼓勵(lì)、獎(jiǎng)勵(lì)措施。終端定價(jià)不能過高，尤其與目前主流PC比較;整機(jī)桌面系統(tǒng)應(yīng)用軟件方面價(jià)格要適中，鼓勵(lì)體驗(yàn)試用。不能國家支持了，而廠家只看眼前利益，要具有可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)布局。

4、未來路徑探究

未來信創(chuàng)有哪些發(fā)展趨勢(shì)，筆者認(rèn)為有以下趨勢(shì)：

①基本架構(gòu)國產(chǎn)CPU將向新模式、新指令體統(tǒng)方面發(fā)展，創(chuàng)造出領(lǐng)軍世界的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

②在OS上，從仿Windows界面、包裝Linux到開發(fā)出自主內(nèi)核的操作系統(tǒng)，比如華為鴻蒙系統(tǒng)等。

③在數(shù)據(jù)服務(wù)（云）方面，因著國內(nèi)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的快速發(fā)展，催生出阿里、騰訊、百度等擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能產(chǎn)品，未來10年內(nèi)將引領(lǐng)世界。

④催生高性能自主WEB服務(wù)、瀏覽器、文檔處理等，產(chǎn)生達(dá)到甚至超過Adobe系列產(chǎn)品的圖形圖像處理軟件，產(chǎn)生自主的如Python、Java、C++等開發(fā)語言平臺(tái)。

⑤在科學(xué)計(jì)算方面將會(huì)出現(xiàn)如MATLAB一樣的超級(jí)軟件。

⑥國內(nèi)硬件開源社區(qū)、軟件開源社區(qū)（如GitHub）將引領(lǐng)全球。

⑦信創(chuàng)全產(chǎn)業(yè)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(tài)應(yīng)用覆蓋全國各個(gè)領(lǐng)域，智能移動(dòng)終端將占主要應(yīng)用終端，AI、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面也會(huì)引領(lǐng)世界。

結(jié)語：未來發(fā)展方興未艾，北斗衛(wèi)星應(yīng)用，探索月球、火星，VR（AR）虛擬現(xiàn)實(shí)，3D打印制造，萬物互聯(lián)，無人駕駛，機(jī)器人，無代碼開發(fā)平臺(tái)，量子計(jì)算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等等新技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展，令人著迷。

作者簡介：

李亞莉（1970-），女，1992年云南大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)，目前系云南省信息技術(shù)發(fā)展中心電子工程師、副科長，中國民主促進(jìn)會(huì)會(huì)員。一直從事政府、工業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用研究，對(duì)國產(chǎn)化替代（信息技術(shù)創(chuàng)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