2019年5月26日，參觀者在數博會上參觀中國自主研發的晶片

    “一方面全球傳統晶片壟斷格局難以被打破，另一方面重大技術革新帶來了絕佳的戰略窗口期，晶片産業的原始引領型創新已然勢不可擋。”

《環球》雜志記者/胡艷芬 姚依娜

　　“當前和今後一個時期，我國發展仍然處于重要戰略機遇期。”在中共十九屆五中全會上，在2021年的政府工作報告中，這一論斷被反覆提及。

　　然而，如何把握住這個戰略機遇期呢？在今年全國兩會期間，代表委員們頻頻提及的一個應對之策是：抓住“創新”這個“牛鼻子”，實現科技自立自強。

　　當前，以人工智慧、物聯網、大數據等為代表的第四次工業革命的興起，為中國高品質發展帶來重大契機，然而，中國的晶片等産業技術“卡脖子”的短板仍突出，這對企業創新提出了迫切要求。

　　至此，一個更為重要的問題呼之欲出：晶片領域需要怎樣的創新？

　　中國工程院院士、微電子工藝技術專家吳漢明分析説，晶片産業大體分三部分：設計、制造和封測。當前國內設計部分已初具規模，但大部分設計企業還是需要獲得ARM、Cadence、新思等國外公司的智慧財産權（IP）；電子設計自動化（EDA）等軟件也基本依賴國外尤其是美國企業；而且大量晶片還依賴進口。一旦無法獲得智慧財産權和設計軟件（EDA）的授權，無法從海外採購晶片，就會陷入“缺芯”的困境。

　　“一方面全球傳統晶片壟斷格局難以被打破，另一方面重大技術革新帶來了絕佳的戰略窗口期，晶片産業的原始引領型創新已然勢不可擋。”華夏芯（北京）通用處理器技術有限公司（以下簡稱華夏芯）董事長李科奕對《環球》雜志記者説。

新興應用催發技術創新

　　“加快數字化發展 建設數字中國”在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》中單獨成篇，數字經濟核心産業增加值佔GDP比重被列入“十四五”時期經濟社會發展主要指標……種種資訊都表明瞭中國大力發展數字經濟的決心。

　　數字經濟發展的重要驅動引擎，就是高性能計算。高性能計算可以實現海量數據的分析，將5G、機器視覺、無人駕駛、區塊鏈等現代科技與傳統行業結合，提高傳統産品和服務的品質、效率和效果，擴大數字經濟的應用深度和廣度。而計算的核心是晶片，晶片自然成為高科技領域的必爭之地。

　　國家信息化專家咨詢委員會原常務副主任周宏仁指出，如今，物聯網的發展成為全球信息化發展的主流之一。數字化、網絡化、智能化技術的應用開始向各種産品（物）滲透，使“計算”向著以産品計算為主流應用的方向發展。

　　根據物聯網研究機構IoT Analytics發布的報告，2020年物聯網連接數達117億；預計到2025年，物聯網連接數將達到309億。如此龐大的應用需求，勢必影響核心晶片技術的下一輪變革。全球物聯網所需的核心晶片技術的體係架構還在成形中，這是當前全球晶片技術和産業競爭的焦點。

　　“中國晶片産業發展要面向未來，放眼‘大智物雲’的發展需求，做前瞻性的趕超部署，用有限的人才和社會資源，突出戰略重點，力爭引領下一代核心晶片技術的發展。”周宏仁説。

　　吳漢明向《環球》雜志記者介紹，目前，一些與特徵尺寸無關的晶片技術研發呈爆發式增長，如存算一體、Chiplet（芯粒）、異質結構的堆疊晶片技術等。

　　值得關注的是，在中國晶片設計領域，已經有企業主動承擔起打造完全獨立自主晶片生態係統的責任。吳漢明舉例説，“華夏芯設計了一套自主的統一指令集，形成中央處理器（CPU）、數字信號處理器（DSP）、圖形處理器（GPU）和人工智慧（AI）等異構計算平臺，正在為異構計算打造全自主的生態。”此外，華為、飛騰、北京君正和阿裏平頭哥等企業通過架構授權或利用開源架構，也打造出了一係列産品，並已形成一定規模的産業鏈。

　　據悉，華夏芯基于對異構計算發展趨勢的預判，設計了一套名為Unity的統一指令集架構。李科奕告訴《環球》雜志記者，基于異構計算架構的晶片，或稱之為“CPU+”，把CPU、GPU、DSP、加速器等不同類型的處理器內核高效地融合在同一顆晶片上，實現協同運算、協同存儲與協同管理，在性能、功耗等技術指標上與現有同構多核處理器相比，有數倍甚至數十倍的提高。

　　據李科奕介紹，華夏芯選擇從異構計算的角度進行原始創新，也是著眼于異構計算應用領域的市場機遇——輔助駕駛、機器人、智能安防、智能家居、5G等新興應用場景的共同特點是只需要“單點”的應用開發，不像手機和個人電腦需要匯集眾多第三方應用軟件，因而導致很強的生態依賴性。

新賽道，新機遇

　　盡管美國在晶片領域有更多的技術積累與生態優勢，大約在2010年前後，異構計算的發展開始讓中國和美國站在異構計算的同一起跑線上。

　　李科奕認為，異構計算為中國積體電路産業提供了幾十年來從未有過的趕超機遇，因為在這個領域，中國已擁有某些技術方面的優勢。如果抓住這一難得的歷史機遇，加大投入，完全有可能深度影響甚至引領相關産業的發展，成為新市場的規則制定者，實現“換道超車”。

　　據了解，現在大多數國産異構計算晶片使用的都是海外供應商的IP，需要晶片“整合”團隊去完成包括IP和晶片相互驗證在內的研發工作和技術維護。而華夏芯選擇從異構晶片的底層IP開始，從事的是晶片設計領域的原始創新。

　　IP相當于建築物的地基，有相當嚴苛的專利保護。如果用傳統的思路去做CPU、DSP和GPU等基礎計算IP，很難繞過之前行業巨頭的專利限制。但華夏芯走的是完全不同的技術路徑，開辟了一條新的發展道路，繞開了其他廠商的IP專利，築建了自己的專利保護池。

　　李科奕説，通過採用華夏芯的IP，可以簡化復雜異構晶片的設計，而且能夠基于設計創新而非完全依賴新的工藝來提升計算性能，這樣就降低了晶片的設計與生産投入，並可縮短産品推出周期。“如果能進一步疊加以定制化設計，賦能合作夥伴和客戶，通過提供高性價比的異構晶片解決方案和構建統一的軟件生態，加快客戶産品佔領市場的節奏，就很有可能打破壟斷，在中國晶片市場乃至全球取得成功。”

把握發展的主動權

　　2020年12月，中央經濟工作會議部署2021年經濟工作，提出要增強産業鏈供應鏈自主可控能力。産業鏈供應鏈安全穩定是構建新發展格局的基礎，要統籌推進補齊短板和鍛造長板，針對産業薄弱環節，實施好關鍵核心技術攻關工程，盡快解決一批“卡脖子”問題。

　　周宏仁表示，晶片就是被國外嚴重“卡脖子”的核心技術之一。晶片産業的技術突破關係著眾多傳統産業的智能化革新，自主晶片面臨巨大需求，前景廣闊。根據前瞻産業研究院發布的《中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》，預計2026年中國物聯網晶片需求將達到1360億元。

　　今年1月，本田、大眾、福特等車企紛紛宣布由于晶片供應不足而減産或關停部分工廠。隨後，手機等消費電子行業也面臨“缺芯”的情況，整個半導體供應鏈的上中下遊都受到影響。

　　吳漢明表示，中國“缺芯”的情況必然會延續相當長的時間，主要原因包括整個工業體係不夠先進、基礎創新不足、人才隊伍短缺、産業鏈自主空白點較多等，尤其是大部分晶片設計企業仍需要國外IP和EDA的授權。

　　IP是整個積體電路産業鏈最上游的節點，代表著晶片設計的核心智慧財産權和關鍵技術的自主創新能力，對下遊的産業發展輻射和帶動作用巨大。李科奕認為，中國晶片産業發展需要原始引領型創新，而不是將核心智慧財産權、關鍵技術的創新寄希望于他人。沒有強大的晶片設計支撐，下遊的制造、封測就將面臨成為無源之水、無本之木的風險。

　　吳漢明説，無論從國家競爭力、國家安全還是從經濟發展等方面看，建立自主的行業標準和自主的強大生態都具有重大戰略意義，只有培育立足國內、面向國際的晶片生態係統，才能把握中國新一代積體電路産業的發展主動權。“中國積體電路産業需要原創的、沒有智慧財産權糾紛的技術，因為這是建立自主生態係統的基礎。”

　　考慮到自主晶片生態係統對國家信息安全舉足輕重的作用及其發展面臨的難題，吳漢明建議，要鼓勵高端晶片領域原創性的自主創新，如果國內企業有自主研發的指令集，而且建立了相對應的自主智慧財産權保護體係，應該給予最大的鼓勵和支援，調動上下遊企業，一起把生態做大做強，從而增強中國積體電路産業鏈自主可控的能力。

　　周宏仁也指出，“要構建一批以直接承擔産品生産責任的企業為龍頭和核心、産學研用協同創新的産業聯盟。同時，國家要特別重視、培育和發展企業，尤其是骨幹企業，從而讓全社會的各種資源以市場配置的方式，在國家政策的引導下向企業尤其是骨幹企業集聚。支援企業各方面的能力建設，通過強化企業的競爭優勢和國際競爭力，幫助企業在較短的時間內搶佔國內國際市場，並逐漸成長為龍頭企業。”

來源：2021年4月7日出版的《環球》雜志 第7期

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