2021年信创产业发展报告.pdf
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1、2021?I?目 录目 录 前 言.1 一、信创产业发展概述.2(一)信创产业的内涵与外延.2(二)信创产业发展必要性.3 1 发展信创产业是实现科技自立自强必然要求.3 2 发展信创产业是保障国家安全的必然举措.5 3 发展信创产业是推动经济数字化转型的必然选择.5(三)发展信创产业的政策环境.5 二、信创产业链全景.7(一)基础硬件.7 1 芯片.7 2 传感器.9(二)基础软件.10 1 物理机操作系统.10 2 云操作系统.12 3 数据库.14 4 中间件.16(三)信息安全.17(四)市场格局.19 三、策略建议.21 版权所有.22 关于我们.23 2021 年众诚智库国家科技创
2、新战略研究系列之信创产业发展报告 1 众诚智库咨询顾问(北京)有限公司 前前 言言近年来,以新一代信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、智能制造技术等领域突破发展引发的新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,尤其是信息技术交叉融合、汇聚创新所催生的大量新范式、新业态,正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构。国际格局和国际体系也因之发生深刻调整:百年未有之大变局已然来临。在美国科技霸权、新冠肺炎疫情等因素的影响下,我国正在加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。这就要求我们必须坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,加快发展现代产业
3、体系,推动经济体系优化升级。信创产业应时而生。本报告将从政产学研用多个角度对我国信创产业的发展环境、产业链全景进行梳理,总结信创产业发展所面临的核心问题,提出相关策略建议,希望能为信创领域从业者、研究者,以及感兴趣的读者们,提供有益的参考与启示。2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 2 众诚智库咨询顾问(北京)有限公一、信创产业发展概述 改革开放四十余年来,得益于全球产业转移、技术外溢和自主创新,我国建立了完整的工业体系和高效的产业网络,能够制造大部分产品满足世界市场需求。尤其近十年来,快速发展的移动互联网、大数据、人工智能等新兴技术将中国的人口优势转化为数据优势、市
4、场优势,快速提升着其在技术应用领域的创新能力,如社交软件、电子商务、网络支付、网络约车等应用已引领全球。然而,国之重器、产业核心并不是下游的应用技术,而是上游的底层支撑技术。西方发达国家的技术创新之路也并不是产业转移,而是产业升级。例如自上世纪九十年代泡沫经济破灭以来,日本经济已由数量型增长转为质量型增长,其基础科学发现、核心技术掌控能力更加凸显。应该看到,目前中国的基础科学研究短板依然突出,关键核心技术仍然受制于人。特别是 2018 年以来,中兴、华为等中国高科技企业相继受到美国制裁,这充分暴露了两个事实:一是美国妄图通过技术封锁、企业制裁等手段维系其科技主导权,从而维护其全球霸权;二是中国
5、在信息技术底层标准、架构、生态掌控力等方面非常薄弱,已成为制约其信息产业发展的“阿喀琉斯之踵”,是中国在进军社会主义现代化强国征程中的“灰犀牛”之一。2021 年,中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要(以下简称纲要)为驯服“灰犀牛”指明了方向:坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑;推进产业基础高级化、产业链现代化,提高经济质量效益和核心竞争力。科技自立自强、产业链供应链自主可控成为我国上下各界共同奋斗的目标。为了在信息技术领域底层标准、架构、生态等环节实现自主可控,2019 年,一个全新的市场信创产业开始进入公众视野,
6、并迅速成为一个现象级风口。(一)信创产业的内涵与外延 信创产业,即信息技术应用创新产业,旨在实现信息技术领域的自主可控,保障国家信息安全。其核心是建立自主可控的信息技术底层架构和标准,在芯2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 3 众诚智库咨询顾问(北京)有限公片、传感器、基础软件、应用软件等领域实现国产替代。信创产业是数字经济、信息安全发展的基础,也是“新基建”的重要内容,将成为拉动我国经济增长的重要抓手之一。(二)信创产业发展必要性 发展信创产业,是应对美国科技霸凌、维护国家安全的内在要求,是推动中国经济数字化转型的必然举措。1发展信创产业是实现科技自立自强必然要求
7、发展信创产业是实现科技自立自强必然要求 以美国为首的西方国家对中国的科技封锁由来已久。早在二战结束后的1949 年 11 月,为了遏制以前苏联为首的社会主义国家,美国联合英、法、德、意等 16 个国家成立了巴黎统筹委员会(简称“巴统”),开始对社会主义国家实行包括武器装备、尖端技术、战略产品在内的禁运和贸易限制。1952 年,巴统专门成立了中国委员会,开始对中国实行禁运。1994 年 4 月,巴统宣告解散。但美国旋即操纵西方 33 个国家于 1996 年 7月签署了瓦森纳协议,针对以中国为首的发展中国家制定了军民两用商品和技术清单、军品清单,实行严格的产品禁运和贸易限制。如今,瓦森纳协议仍是西
8、方对华高科技出口管制的主要“指导性文件”,例如对光刻机等集成电路先进制造设备的禁运,是造成中国大陆集成电路制造业落后于国际先进水平 2-3 代的主要原因之一。2007 年 6 月,美国公布了新的管制清单,规定激光器、航空发动机、先进导航系统、光学纤维、水下摄像机及推进器、先进复合材料以及高科技通信器材等 20 个大类的高科技产品不得向中国出口。特朗普上台以后,美国更是变本加厉地打压中国的高新技术发展:继续实施严格的对华技术出口管制政策,进一步扩大对华军事用途出口许可证商品范围,涵盖航空发动机、水底照相机、激光器、贫铀、机床、高性能计算机等 20种产品;针对人工智能、机器学习等 14 个领域出台
9、新兴技术出口管制清单;建立出口管制实体企业名单,先后将 200 余家中国高科技企业列入其中;多次发动“301 调查”,重点是通信设备、集成电路、新能源汽车等高技术领域的知识产权保护和技术转让;严格审查中国企业对美技术并购,如在半导体和信息通信领域封杀 9 个并购项目,包括蚂蚁金服收购美国汇款公司、TCL 收购美国2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 4 众诚智库咨询顾问(北京)有限公移动热点业务、华芯收购美国半导体测试公司等;以保障数据自由流动为由施压中国修改网络安全法。表表1.1 近年来美国商务部针对中国企业的“实体清单”(不完全统计)近年来美国商务部针对中国企业的
10、“实体清单”(不完全统计)时间时间 相关事件相关事件 涉及重点企业名单涉及重点企业名单 2018 年 8 月 美国商务部宣布将于当月 1日起,以国家安全和外交利益为由,将 44 家中国企业(8 家单位及其 36 家附属机构)列入出口管制清单,实施技术封锁 中国航天科工股份有限公司第二院以及下属研究所、中国电子科技集团公司第 13 研究所以及关联和下属单位、中国电子科技集团公司第 14 研究所以及关联和下属单位、中国电子科技集团公司第 38 研究所以及关联和下属单位、中国电子科技集团公司第 55 研究所以及关联和下属单位、中国技术进出口集团有限公司、中国华腾工业有限公司、河北远东通信 2019
11、年 5 月 将华为及 70 家关联企业列入“实体清单”。并表示今后如果没有美国政府的批准,华为将无法向美国企业购买元器件 华为及其 70 家下属研究机构及关联企业 2019 年 6 月 将5家中企机构列入“实体清单,禁止这些企业在未经美国官方批准的情况下购买美国零部件 中科曙光、江南计算技术研究所、海光(Higon)、成都海光集成电路、成都海光微电子技术 2019 年 10 月 将 28 家中国企业列入美国贸易管制黑名单,禁止与美国企业合作 海康威视、大华股份、科大讯飞、旷视科技、商汤科技、依图科技、美亚柏科、溢鑫科创科技等 2020 年 5 月 将共计 33 家中国公司及机构列入“实体清单”
12、主要包括北京计算机科学研究中心、奇虎 360、云从科技等科技企业或机构 2020 年 6 月 美国国防部列了一份“中国军方拥有、控制或有联系”的公司清单 华为、海康威视在内的 20 家中国高科技企业被列入其中 2020 年 7 月 商务部工业和安全局宣布,就新疆问题将 11 家中国企业纳入“实体清单”此次列入实体清单的 11 家公司并非都是科技类企业,具体涉及到纺织、轨道交通设备、电子设备,甚至是发饰品等多个领域。科技类企业包括华大基因、欧菲光、碳元科技、今创集团、美菱集团等上市公司或其关联方 2020 年 12 月 美国商务部工业与安全局(BIS)将 77 个实体列入“实体清单”,其中中国企
13、业达到 60 家。大部分为中国船舶制造企业、高校以及个人等 中芯国际、大疆创新、同方威视、中交建、北京理工大学、北京邮电大学、南京航空航天大学、南京理工大学、天津大学、中船旗下包括 701 所在内的几十个研究所、天津诺思等 2021 年 1 月 将9家企业列入“与中国军方相关”的黑名单 小米、中国商飞、中微半导体设备、箩筐技术、北京中关村发展投资中心、高云半导体、大新华航空有限公司、中译语通科技股份有限公司、中国航空集团有限公司 资料来源:众诚智库整理,2021 年 5 月 回顾西方对华展开科技封锁的历史,事实再次雄辩地证明“核心技术是国之重器,是我们最大的命门,核心技术受制于人是我们最大的隐
14、患。不掌握核心技术,我们就会被卡脖子、牵鼻子,不得不看别人脸色行事。而真正的核心2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 5 众诚智库咨询顾问(北京)有限公技术是花钱买不来的、市场换不到的。”这就要求我国必须实现科技自立自强,必须坚定不移推进产业基础高级化、产业链现代化。信创产业也正是在这一大时代背景下的产物。2发展信创产业是保障国家安全的必然举措发展信创产业是保障国家安全的必然举措 近十年来,随着移动互联网、智能终端、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展,中国以社交平台、电子商务、网络支付、网络约车为代表的数字经济发展迅猛,甚至引领全球风向,但多为技术应用层面的繁
15、荣,一旦涉及核心技术、底层架构、标准、生态,便处处被“卡脖子”。例如,作为数字经济基石的芯片,其设计软件、芯片架构、核心 IP、关键制造设备以及大部分生产材料均被国外企业垄断;作为与芯片深度绑定并左右用户体验的操作系统,绝大部分还是视窗、安卓、iOS 的天下;早已渗透到民众日常生活的人工智能技术,其核心算法、框架及开源社区基本掌握在国外企业或机构手中。这些技术、标准和生态方面的短板,早已成为危及我国信息安全、制约产业基础高级化、产业链现代化的“灰犀牛群”。例如近年发生的“微软黑屏门”“微软操作系统停更”“棱镜门”等安全事件,一再为我国IT产业敲响警钟,解决IT产业自主可控和信息安全问题已刻不容
16、缓。因此,发展信创产业是保障国家安全的必然举措。3发展信创产业是推动经济数字化转型的必然选择发展信创产业是推动经济数字化转型的必然选择 近年来,我国经济的发展环境正在发生重大变化:人口红利、城镇化等驱动因素对经济增长的边际贡献持续下降,传统调控手段的负面效应逐步显现,经济增长面临一定的下行压力。值得庆幸的是,以信息技术为主导的新一轮科技革命和产业变革在全球范围内加速演进,新技术、新范式、新业态层出不穷,全面推动社会生活、生产方式向数字化转型,为中国经济增长注入了新的动力。在这种大背景下,中国通过发展信创产业推动数字化转型,不仅关乎经济内生动力的培育,更关系到未来我国经济的稳定发展和国际竞争力的
17、持续增强。(三)发展信创产业的政策环境 在任何产业的培育期,国家政策的扶持都会起着举足轻重的作用。信创产业所涉及的芯片、传感器、基础软件、应用软件、数据库等环节,是国家多年2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 6 众诚智库咨询顾问(北京)有限公来重点关注和支持的领域。纵览近两年来国家出台的相关政策,虽多有涉及信创相关领域,但尚缺乏统一的顶层设计。表表1.2 国家级信创产业相关政策国家级信创产业相关政策 时间时间 部门部门 政策名称政策名称 相关内容相关内容 2020 年 9 月 发改委 科技部 工信部 财政部 关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长级的指导意见
18、 加大 5G 建设投资,加快 5G 商用发展步伐,加快基础材料、关键芯片、高端元器件、新型显示器件、关键软件等核心技术攻关,大力推动重点工程和重大项目建设,积极扩大合理有效投资 2020 年 8 月 国务院 关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知 为进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量,制定出台财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八个方面政策措施。进一步创新体制机制,鼓励集成电路产业和软件产业发展,大力培育集成电路领域和软件领域企业。加强集成电路和软件专业建设,加快推进集成电路一级学科设置,
19、支持产教融合发展 2020 年 4 月 公安部 国家安全部 财政部等 网络安全审查办法 关键信息基础设施运营者采购网络产品和服务,影响或可能影响国家安全的,应当按照办法进行网络安全审查 2020 年 3 月 科技部 关于推进国家技术创新中心建设的总体方案(暂行)到2025年,布局建设若干国家技术创新中心,突破制约我国产业安全的关键技术瓶颈 2020 年 1 月 国务院 国家政务信息化项目建设管理办法 政务信息化项目在报批阶段,需要对产品的安全可靠情况进行说明 资料来源:众诚智库整理,2021 年 5 月 2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 7 众诚智库咨询顾问(北京
20、)有限公二、信创产业链全景 信创产业的生态体系十分繁复庞大。从产业链角度看,主要由基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全四部分构成。其中,基础硬件层的芯片、传感器,以及基础软件层和信息安全层是信创产业关注度相对较高的环节。目前,中国信创产业已初步形成体系化、生态化发展态势,相关产品和服务逐步从“基本可用”向“好用易用”迈进。图图2.1 信创产业链全景图信创产业链全景图 资料来源:众诚智库,2021 年 5 月 (一)基础硬件 基础硬件包括终端设备、外部设备、通信设备、计算存储设备等,芯片和传感器是基础硬件的核心部件。以下重点分析两类核心部件。1芯片芯片 芯片分为数字芯片和模拟芯片两大类,其中数
21、字芯片又分为计算芯片和存储芯片两类。计算芯片包括 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等,存储芯片包括DRAM、NAND Flash、Nor Flash 等。2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 8 众诚智库咨询顾问(北京)有限公在 GPU 领域,全球市场基本被美国英伟达公司垄断;在 FPGA 领域,全球市场基本被赛思灵、英特尔、安森美半导体、莱迪思、Achronix 等国外企业垄断,国内虽有紫光同创、安路科技、高云半导体、复旦微电子、京微齐力、智多晶、遨格芯、华微科技等企业,但在关键技术、核心专利、高端人才能方面难以与国外企业匹敌;在特殊应用集成电路(ASIC)领域
22、,随着近年来中国人工智能应用的崛起,海思、平头哥、百度、比特大陆、寒武纪等企业纷纷推出了自己的解决方案,正在与国外同类产品一决高下;在存储芯片领域,国内晋华集成(DRAM)、合肥长鑫(DRAM)、长江存储(3D NAND Flash)致力于解决我国存储芯片从无到有的问题,同时肩负着整个存储器产业链国产化的重任。以下重点介绍中国 CPU 产业的发展情况。目前,中国国产 CPU 的主要参与者包括龙芯、兆芯、飞腾、海光、申威和海思。从技术路线上看,海光是 AMD 14nm Zen(Zen 1)架构授权,高级层面根据自己的需要进行修改、定制;兆芯的86 架构来源于威盛电子的早期专利,可以使用 2018
23、 年 4 月以前的指令集,可以自主扩展指令集和自主决定是否兼容新的 x86 指令集,但难度较大;飞腾和华为采用的是 ARM 指令集授权,是基于指令集架构授权自主设计 CPU 核心;龙芯是基于 MIPS 架构的自研指令集,申威是 SW64 的自研指令集,二者的自主化程度最高。图图2.2 国内主要国内主要CPU厂商按指令集及应用场景分类厂商按指令集及应用场景分类 资料来源:众诚智库,2021 年 5 月 2021 年众诚智库国家科技创新战略研究系列之信创产业发展报告 9 众诚智库咨询顾问(北京)有限公表表2.1 我国六大我国六大CPU技术路线比对技术路线比对 架构来源架构来源 技术路线技术路线 核
24、心核心 代表厂商代表厂商 自主化程度自主化程度 AMD 14nm Zen(Zen 1)架构授权 基于指令系统进行 SoC集成设计 X86 Zen 1 架构授权 海光 自主化程度较高,未来扩充指令集难度较大,生态为 X86生态体系,易迁移 威盛合资 基于指令集授权自主设计 CPU X86 指令集(2018/4 之前部分)兆芯 自主化程度较高,安全基础相对牢靠,拥有自主发展权,生态为 X86 生态体系,易迁移 指令集授权 基于指令集架构授权自主设计 CPU 核心 ARM 指令集授权 华为 飞腾 自主化程度较高,安全基础相对牢靠,拥有自主发展权,但有授权遇阻的风险 授权+自主研制指令集 自主研制指令
25、集 MIPS+自研 自研 SW64 指令集 龙芯 申威 自主化程度最高,申威已经基本实现了完全自主可控,但生态体系建立需要培育 资料来源:众诚智库整理,2021 年 5 月 海光是 AMD 14nm Zen(Zen 1)架构授权,拥有长期自主研发能力,其生态较为完善,但被美国政府列入“实体清单”后,AMD 表示不再向其授权最新架构,实现自主迭代还要看公司的再创新能力;兆芯的 X86 指令集来源于威盛的专利,并非通过 Intel 或者 AMD 授权取得,其生态同样较为完善,但需自主开发新指令集;以华为和飞腾为代表的ARM指令集授权厂商,拥有长期自主研发能力、产品性能强劲,但存在授权受阻的潜在风险
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