新形势下发展国产微处理器产业的建议（摘录）[9]
近几个月来国内外暴发新冠肺炎疫情，国际形势发生重大变化。疫情的蔓延加速了美国政府推行的中美“技术脱钩”和“去全球化”进程，有很大可能迫使全球信息产业在技术轨道上分道扬镳，中美两国信息技术体系分家的可能性明显增加。2022年5月15日，美国商务部宣布进一步升级对华为的限制措施。今后全球范围内采用了美国相关技术和设备的企业（不论多大比例），在为华为生产芯片之前，都需要先获得美国政府的许可。如果这一限制继续扩大到其他芯片企业，这就完全切断了我国微处理器企业在国内外加工芯片的渠道，因为绝大多数芯片加工企业用到美国的技术和设备。在美国政府一意孤行、围追堵截之下，中国信息产业实施核心技术国产化战略，培育安全可控的创新生态系统，既是政治和国家安全的需要，也是技术发展的迫切需要。
一、几点新的认识
1.供应链受制于人是发展微处理器产业最大的风险
长期以来，国内对微处理器的安全隐患，主要关注引进的CPU源程序有没有未知的后门，对于美国政府可能截断CPU的加工渠道，并没有引起足够重视。这次美国政府“釜底抽薪”的长臂管辖，迫使华为面临“无米之炊”的困境，残酷的事实使我们清醒地认识到：供应链受制于人是发展微处理器产业最大的风险。
我国微处理器产业刚刚起步，国内市场占有率不到1%，设计和生产都还离不开国外的技术和设备。CPU设计上最大的问题是电子设计自动化（EDA）工具软件和硬件仿真设备。美国厂商Synopsys和Cadence几乎垄断了EDA市场，北京华大九天科技股份有限公司等10余家EDA公司2018年总销售额只有3.5亿元，仅占全球市场的0.8％。国内的芯片制程与国际水平有两代以上差距，中芯国际集成电路制造有限公司（以下简称“台积电”）的5纳米生产线2020年开始量产，而中芯国际集成电路制造有限公司（以下简称“中芯国际”）2020年一季度14纳米工艺的营收仅占当季营收的1.3%。芯片工艺升级的拦路虎是光刻机等精密加工设备。到2021年年底，我国自主研制的28纳米光刻机可能实现量产，与世界上最先进的光刻机还有5代差距。
2019年以来，许多专家呼吁国家要高度重视EDA软件和光刻机等专用设备的研发，但至今动作力度不大。Synopsys一家公司就有5000多名工程师，而我国目前只有300名左右的工程师在国内EDA公司工作。由于路径依赖，国产EDA软件打进已形成垄断的EDA市场十分困难。EDA工具的盗版在中国也很普遍，开发国产EDA工具的积极性普遍不高。面对美国政府的断供，国家应将开发自主可控的EDA软件、集成电路专用设备和光刻胶等源头性产品当成新时期的“两弹一星”，启动和组织上万名科技人员参加的国家重大科技专项，争取5～10年内基本改变受制于人的局面。
2.坚持“底线思维”，发扬“卧薪尝胆”精神，埋头掌握核心技术
中美两国完全“技术脱钩”不太可能，但在高技术领域，尤其是无线通信、高端计算机和人工智能领域，中美“技术脱钩”难以避免，要有准备“脱钩”的“底线思维”。所谓“底线思维”，不只是“从最坏处着眼，以最充分的准备防患于未然”，还要尽量“朝好的方向努力，争取最好的结果”。除了加大自主研发力度，坚持“对外开放”也是对付美国“脱钩”的重要战略。我们要建立最广泛的国内国际统一战线，尽最大努力完善技术和产品供应链。同时也要抵制自跳陷阱的关门主义倾向，既要有斗争也要有妥协，不能做“为渊驱鱼，为丛驱雀”的傻事。
3.以建立信息技术体系为目标发展微处理器
如果只考虑微处理器的加工工艺，要从14纳米追赶到2纳米，就容易产生悲观情绪。只有从建立信息技术体系的高度纵观全局，才能看到解决微处理器难题的出路。俄罗斯的军事科技是在元器件落后的条件下依靠体系的力量与美国对抗。我国的航天等国防科技也已形成独立的技术体系，但我国信息领域一直缺乏自己的体系。信息技术之争本质上是体系的竞争。必须正视中国在工艺、设计能力上比美国差的事实，先进的体系可以在一定程度上弥补元器件的相对落后。要形成足够大的安全可控市场，必须改变行业信息化建设中一味追求采购技术最先进、性能指标最高的部件和系统的习惯。对于大多数行业的信息化建设来说，性能稍低一些的经济适用方案应可以满足需求。龙芯等国产芯片的推广经验表明：即使芯片性能低一点，只要有组织地打通从应用到芯片的技术栈，实现垂直优化，用户的体验就可以大幅提高。
我国要下更大的功夫培育新的生态系统。第五代精简指令集计算机（RISC-V）的限制较少，可能首先在物联网领域发展成新的主流生态，将来借助开源CPU IP和开源EDA工具，向手机市场延伸也有可能。有关政府部门应出台政策，鼓励和支持企业对RISC-V生态的核心标准做贡献，在国际上争取更大的话语权。培育新生态系统的投入远远超过对CPU芯片本身的投入，政府在培育新生态系统上一定要下更大的决心。出台的激励政策要对软件企业和用户单位有足够的吸引力，才能形成“众人拾柴火焰高”的局面。
4.生态系统在发展CPU产业中起决定性作用
从21世纪初研制龙芯一号算起，国产CPU已经努力拼搏了近20年，但在民口市场还没有打开局面，根本的原因是难以摆脱现有的生态环境。长期以来，x86系统一直在通用计算领域占有垄断地位，国际数据公司（IDC）预测：2023年x86服务器将继续占有90%以上的市场份额，今后相当长的时间仍然会保持统治地位。x86生态数万亿美元的软件积累已形成巨大的惯性和路径依赖，具有相当强大的生命力。在它所支持的应用没有被摒弃之前，x86 CPU不会被抛弃。阿里巴巴在“去IOE”上起过带头作用，但为了与许许多多的应用和外设兼容，阿里巴巴庞大的公有云目前只采用基于Intel x86 CPU的服务器，连AMD CPU都不用，更不考虑国产CPU了。这一典型案例说明了替代x86 CPU的困难性。要求所有的用户立即转移到非x86平台上，显然不现实。海光公司的成功起步已经证明，走引进消化再创新的道路可以较快地缩小服务器CPU上与国外的差距。
产业生态系统是市场竞争中无数用户自发选择演化而成的，不是某个企业按照预定设计“构建”起来的。一般而言，产生新的产业生态系统的动力来自新的应用需求，对现在流行的软件全部从头再来，移植另造新的生态系统代价巨大，难以得到软件厂商的支持。因此，明智的决策应当是已有的应用兼容主流生态系统，针对新的应用争取培育新生态系统。对于后发国家而言，兼容国际主流生态系统是尊重人类文明进化历史的务实选择，并不是我们的目的。由于兼容国际主流生态存在脱钩和断供的风险，采取兼容策略的国内CPU企业必须以10倍的努力加强自主创新，尽快提高CPU设计能力，准备好充足的“备胎”，立足于分叉发展，走自己的路。
未来CPU的龙头企业可能是占领上千亿台新兴物端市场的企业，在面对IT3.0的信息技术体系建立起来之前，国家对现有几家CPU企业要采取开放包容、尊重市场选择的原则，避免用“国家目标”去“押宝”，更不能随意给一些企业贴上“买办路线”和“马甲CPU”标签。从市场发展趋势来看，未来有发展前途的CPU企业大概有3类：第一类是实力雄厚的独立CPU供应商；第二类是涉足CPU的云服务提供商；第三类是掌控了全栈应用技术、生态迁移可控的大型系统厂商。ARM处理器在移动终端和嵌入式上有优势，能否“小鱼吃大鱼”，将终端的优势扩展到云端，将由企业的市场竞争决定。
5.安全与发展必须两手硬
多年以来，我国在CPU发展过程中政策反复摇摆、举棋不定，原因就是在处理安全与发展的关系上没有取得共识。生态系统是决定CPU等核心技术能否与美国抗衡的关键，解决众多行业的信息安全问题必须统筹考虑生态系统的培育发展。抛开生态系统孤立地谈信息安全就是一辆“独轮车”，不符合习近平总书记提出的“双轮驱动”原则。
CPU安全是一项专门技术，自主不等于安全，自主设计的CPU依然存在安全风险。一些专家偏执地认为，要解决CPU的自主可控问题，必须每一行代码都自己写。但自己写的源代码未经大规模市场检验，可能安全漏洞更多。我国研制的几款CPU都不同程度地采用了国外的IP核，性能低一点的CPU只有几百万行代码，自己写的代码比例高一些；性能高的CPU有几千万行代码，自己写的代码比例低一些，这种差别主要反映技术起点的高低，与芯片是否安全没有直接对应关系。兼容主流生态和安全可控是两个不同维度的要求，不能将两者对立起来，为了自认为的安全可控就完全放弃兼容。
IP授权是集成电路分工的新模式，2018年全球半导体IP核市场规模达49亿美元。即使在美国试图“技术脱钩”的形势下，我们也不能为了实现自认为的安全就拒绝产业链的技术分工。新的ICT生态系统考验的是管理“你不拥有的资源”的能力。当然，CPU公司要持续不断地对引进的软件做安全性检查，在CPU内构安全技术上多下功夫，还要有完备的应急预案，多做一些“备胎”准备代替不完全放心的模块，发现问题就立即处理。政府部门应当统一思想，坚持安全与发展两手抓，两手都要硬。
二、政策建议
1.认真做好应对“技术脱钩”的应急预案
面对美国不断升级的“技术脱钩”，政府部门和多数企业尚缺乏深思熟虑的预案准备。我们应立即行动，做好应急预案。技术上的“脱钩”与“反脱钩”是国与国之间的博弈，比应对地震、台风等自然灾害复杂得多。企业之间的联系千头万绪，采取反制措施往往牵一发而动全身，考虑不周很可能伤及自身。
最近美国对华为的限制升级，切断了华为高端芯片加工的渠道，其目的是试图阻止华为成为5G技术的领跑者。国家应通过“新基建”计划大力支持华为保持在5G基站领域的领先地位，组织全国力量尽快实现5G基站芯片的国产化。基站芯片大多采用现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP），对小型化、功耗和加工工艺的要求低于高端手机芯片和服务器芯片，中国5G基站建设只需要几百万套芯片，实现国产化的难度相对小一些。
2.将形成14至3纳米集成电路生产能力纳入国家“新基建”计划
从基础建设的角度看，以微处理器为代表的高端通用芯片无疑是信息基础设施的基石，应该是“新基建”的核心。美国政府对我国施压的重点不是信息技术应用而是集成电路，未来20年，中美竞争的关键也是集成电路。只有集成电路产业赶上甚至超过美国了，美国才不敢像今天这样对中国指手画脚。建议将14至3纳米集成电路生产能力建设纳入国家“新基建”计划，并将EDA软件、光刻机、光刻胶等作为重中之重，集中资源，优先发展。
全国各地对集成电路生产线的投入已高达数千亿元，资源分散，难以形成合力，需要统一规划，防止无序竞争。在全国同行积极配合下，经过艰苦努力，以中芯国际为龙头的国内集成电路生产线有可能逐步解决高端集成电路的供给问题。
我国没有CPU等高端通用芯片的专用工艺生产线，在起跑线上就输掉了5%~30%的性能。建议在专用工艺上发力，快速形成支撑CPU、GPU、DSP、FPGA的高性能制造工艺和能力。在先进封测领域，我国与国外的差距在不断扩大。Chiplet有可能取代目前的IP授权，实现半导体行业第三次模式转折。在集成电路的“新基建”中，必须重视发展先进封装测试、微组装和微纳系统集成技术和工艺。
3.加大政府采购力度，毫不犹豫地通过政府和国有企业的采购支持国产微处理器
近年来，中央网信办大力推动在关键基础设施等重要领域实现国产化，但许多部门和国有企业的负责人还是把维持当前的营业额和利润等“业绩”放在第一位，对“技术脱钩”的风险和迫切性认识不到位。建议加大在涉及国家安全的关键领域的政府采购力度，对国防科工、电信、交通、电力、金融等关键行业的国有骨干企业，提出更严格的国产化替代指令性要求，将为应对可能出现的“技术脱钩”做贡献列为考核政府和国企干部的政治要求。关键行业要帮助国内微处理器公司扩大芯片应用规模，为其提供更多的试错机会和成长空间。
目前我国还没有真正执行“本国产品认定办法”，基本上没有经过报关检查的产品，都算本国产品。建议中央网信办牵头，根据中国国情，借鉴国外通行的做法，在科学论证的基础上，尽快制定并认真推行“本国产品认定办法”。中央网信办在关键领域和行业信息化中提倡采购满足要求的经济适用本国产品，防止一味追求“高大上”，要做出明确的政策指示。
4.加强CPU内构安全研究，重视CPU安全性测评工作
就像人体免疫系统不能保证人绝对不生病一样，不要奢望信息系统达到所谓的“绝对安全”状态。追求绝对安全的结果必然是绝对不可用。过度防护通常会造成计算机可用性和用户体验严重下降，相当于入侵威慑产生了不战而屈人之兵的攻击效果。构建CPU内部安全机制的目标是达到可用性和安全性的平衡，实现安全风险的可预测、可评估、可隔离、可控制。
要加强对安全体系结构的顶层规划设计，扎实开展安全体系结构研究，大力推动软硬件安全协同设计，形成CPU安全上的“非对称技术”和制高点。建议在国家层面建立统一的安全体系结构和处理器安全微体系结构标准，根据不同领域对安全性的不同需求，分级分档提出明确要求。在国产CPU推广应用过程中，要重视CPU安全性测评工作。CPU是最复杂的集成电路，目前还缺少一套全面有效的安全性测试程序集，很难对CPU的安全性给出一个全面、客观、定量的结果。建议从CPU安全性测试程序集、CPU安全性分级分档方法、CPU漏洞发现、CPU漏洞可利用性和风险评估、CPU安全机制的有效性验证等方面开展研究，为开展CPU安全性测评提供技术支撑。
5.引导国内几家CPU企业联合起来形成体系对抗
在美国政府的极力打压下，国内发展CPU产业的形势十分严峻。但国内为数不多的几支CPU设计队伍并不团结，不是互相补台而是互相拆台。有些专家热衷于在几家企业中划分左中右，人为地拔高或贬低一些企业，不利于CPU行业整体发展。中央网信办和有关部门应统筹规划，营造公平竞争的良好环境，引导各企业发挥自己的强项，联合起来满足国内用户的需求，共同反击美国政府的打压。几家CPU企业应相互配合，减少内耗，一致对外。
国内CPU市场空间巨大，每年进口的CPU高达几百亿美元，容得下这几家CPU企业，犯不着在营业额只有几亿元时，就你死我活地互相厮杀。国内CPU企业能否成长壮大，取决于自身能力能否提高和决策是否正确。市场是检验公司实力的试金石，用户不待见的公司终将被市场淘汰。只靠一家芯片公司与美国竞争是很困难的，必须将国内几家CPU企业的产品有机地组合起来，形成中国自己的体系，通过体系的对抗才有胜算。
6.发挥骨干企业的中流砥柱作用
如果在服务器CPU方面要做到与Intel/AMD处于同一代产品技术水平，有多个团队同时研发，探索最新的器件技术、工艺技术和封测技术，至少需要3000名平均具有10年经验的工程师，每年研发投入要100亿元以上。而获得100亿元毛利需要售出500万片服务器CPU，相当于中国服务器CPU市场的总出货量。算了这笔账就清楚，在CPU行业真正立足，必须办成年营业额几百亿元的大企业；要打赢CPU这一仗，必须发挥骨干企业的中流砥柱作用。
只靠华为一家很难形成不受制于人的生态系统，建议国家提早布局，推动阿里巴巴、腾讯等互联网平台巨头与国内微处理器公司强强联合，在5G、人工智能、物联网、智能制造等战略新兴产业中建立中国自己的生态系统，大力支持阿里巴巴、腾讯等互联网平台公司走出国门，帮助华为等公司在国外建立应用生态系统，以国际市场带动国产微处理器产业发展。
7.加强人才培养，定向扩招集成电路专业的研究生
到2020年，我国集成电路行业大概需要70万左右的从业人员，但现在我国集成电路行业的人才只能满足一半的数量需求，还有三四十万的缺口。2020年集成电路领域的应届本科毕业生只有3000多人，应届研究生约2500人。发展微处理器产业的关键是人才，必须大力加强集成电路专业的人才培养。我国承担“卡脖子”工程、有能力培养微处理器设计和制造的许多是科研单位，但中科院等全国科研机构每年招收的硕士生只有7000人，只占总招生数的1/100。按照现行的比例分配研究生招生名额，不可能解决集成电路人才的缺口。建议中央网信办与教育部沟通，打破常规，定向给集成电路专业每年增加1万～2万名硕士和博士研究生招生指标，优先分配给承担“卡脖子”工程的科研单位和大学，重点支持EDA软件和专用设备制造。
“发展国产微处理器芯片的路径研究”课题组
2020年5月
附课题组成员名单：
李国杰、魏少军、唐志敏、洪学海、刘志勇、李晓波、杨晓君、张艳、杨宁参与本课题研究和咨询报告撰写的还有以下专家：
孙凝晖、孟丹、历军、沙超群、石晶林、刘悦，等等
本报告执笔人：
李国杰