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“中国芯”助力我国工业控制系统国产化

2015-11-03
牟艳霞

       信息安全是国家战略问题,其硬件支撑就是核心芯片。核心芯片及基础软件是构建自主可控的工业控制安全防护体系的基石。目前,我国芯片主要依赖进口,信息安全难以保证,因此芯片的国产化,是我国实现工业控制系统国产化,保障信息安全的必经之路。

       而事实上,实现芯片的国产化替代并非易事。由于起步较晚,目前中国的核心芯片主要依赖国外进口,中国芯片产业价值链核心环节缺失,产业远不能支撑市场需要;高端芯片最为紧缺,其开发过程需要雄厚的研发基础、资本支持以及时间积累,而中国厂商在这几方面都还比较薄弱。

       在此背景下,10月28日,“国产芯片及软件在工业控制系统中应用”的主题研讨会在北京召开,此次会议作为工业控制系统信息安全技术国家工程实验室技术专家委员会系列研讨会之一,由工业控制系统信息安全技术国家工程实验室联合《电子技术应用》杂志、《微型机与应用》杂志及工业控制系统信息安全产业联盟共同举办,来自中央网信办、工信部电子信息司、国家信息技术安全研究中心、公安部第三研究所、中国电子技术标准化研究院、北京微电子所、浙江中控、国电南瑞、上海申威、龙芯科技、上海华虹、北京航空航天大学、西北工业大学等数十家单位近百位专家、学者莅临现场,大家齐聚一堂,围绕国产芯片及基础软件发展现状、工业控制系统芯片国产化需求、系统应用及解决方案等主题进行热烈讨论,为加速推进国产芯片和软件的进一步应用,发展自主可控的工业控制系统提出意见和建议。

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中国电子信息产业集团有限公司第六研究所所长、

工业控制系统信息安全技术国家工程实验室主任宋黎定致辞

国产芯片的发展现状

       近年来,国产芯片已经取得了长足的进步,然而,国产芯片还面临多重挑战。国产芯片高速发展的基础,很大部分是来自中低端市场,在高端市场上,国产芯片依然处于弱势状态。尤其在工业控制系统领域,真正投入应用的国产芯片比例非常少。

       另外,国产芯片此前一直处于被海外厂商打压的状态,很大程度上是由于创新研发能力上的不足,而这一问题目前仍然没有得到有效解决。尽管当前国产芯片取得了不小的进步,但核心技术仍然受制于人,严重依赖进口的局面短期内难以改变。因此,应加大对国产芯片创新研发的投入,以自主创新为突破口,并将其转换为现实的生产力,这样才能真正实现国产芯片整体实力的提升。

工业控制系统对国产芯片的应用需求

       工业控制系统已广泛应用于电力、轨道交通、石油化工、高新电子、航空航天、核工业、医药、食品制造等工业领域,其中超过80%的涉及国计民生的关键基础设施依靠工业控制系统来实现自动化作业。

       随着计算机及网络技术的发展,信息化与工业化深度融合以及物联网的快速发展,工业控制系统产品越来越多地采用通用协议、通用硬件和通用软件。网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等新兴技术融合进来,从而拓展了工业控制的发展空间,带来新的发展机遇,同时也带来了工业控制系统的信息安全等问题。自2010年“震网”病毒事件之后,全球工业大国纷纷将工业安全提向国家战略级的高度。

       核心芯片及基础软件是构建我国自主可控的工业控制安全防护体系的基石,芯片的国产化,则成为我国实现工业控制系统国产化,保障信息安全的必经之路。

       那么,工控系统对国产芯片的具体需求是怎样的呢?龙芯科技的杜安利部长给出这样的答案:

(1)高质量的产品品质和供货保障。安全可靠是根本,应用是可靠的核心。

(2)工控领域对芯片的应用相对品种多,数量少;相对专用,对芯片性能的要求是够用即可;工控芯片未来要求总线和接口丰富,方便扩展和小型化。

(3)高端工控产品在应用方面有其特殊性和专用性。

(4)工业应用模式决定了CPU/SOC有低功耗、高集成的趋势。

机遇与挑战

       目前中国的微处理器发展面临很多的机遇。“淡化了对微处理器的极致追求以后,对国内暂时还不能与国外顶级企业抗衡的中国微处理厂商提供了成长的机遇;中国微处理器巨大的应用市场为国产MPU提供了巨大的发展空间;中国目前已经形成了比较完整的信息产业链的生态环境,正在逐步具备提供应用解决方案的能力,这使得国产微处理器厂商知道如何定义满足市场要求的MPU产品。”来自北京微电子所的赵元富所长说。

       在这样的市场机遇下,中国微处理器厂商应加强自主研发,生产具有自主知识产权、可持续发展的国产芯片。

      困难与机遇并存,实现工控领域核心芯片的国产化同时面临各种挑战。对此,与会专家们做了深入分析。

       龙心科技的杜安利部长表示,相比国外同类厂商雄厚的生态实力,虽然近几年我国的CPU、SOC、OS的设计开发能力有所提高,但相对于国外同类厂商,还没有走完软硬件整合的过程。然而终端用户对产品强调可靠性、成熟度与品牌,在性能和功能方面要求较保守,国内产品作为市场后入者缺乏打破垄断的有效手段和机会,缺少竞争力。

       上海华虹的谢文录总经理则认为,在现有工控核心芯片、基础软件、关键设备各自分工的商业模式下,国产产品在产业链的各个环节孤立发展,上下游都要受到国外既有成熟产品的压制,无法互助协同发展。个别优秀的系统及关键设备企业虽然投入了巨大的资源在核心芯片与基础软件上,但由于知识产权、商业模式、技术成熟度等问题,只能在企业内部应用,无法解决行业整体发展的问题。而且纵观整个芯片市场,芯片价格走低,这让很多国产芯片厂商投入与产出严重不对等。

       困难与挑战的存在也就预示着我国的芯片国产化将会是一个艰巨的长期的过程。

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研讨会现场

       本次研讨会聚集了航空、电网、核工业、轨道交通等各行业的专家学者,是一场盛大的技术宴会。大家对国产芯片的发展献计献策,并达成了许多共识。“只有与产业链上下游紧密合作,形成战略联盟,抱团发展,才能不断推动我国工控产品的发展进步。”

       工业控制系统信息安全技术国家工程实验室自成立以来,秉承“集智攻关,联合创新”的发展模式,以技术委员会为依托,在工业控制系统信息安全领域形成产、学、研、用的技术交流平台,促进了我国工业控制领域系统安全的技术交流与产业发展。