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“中国芯”为代表的我国“核高基”人才对策建议

07-02 15:56  来源:《中国科技人才》杂志  阅读:464

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2018年4月16日,美国商务部发出禁令,限制及禁止中兴通讯申请、使用任何许可证或许可例外或从事任何涉及受美国出口管制条例约束的物品、软件或技术的交易。倘若禁令生效,那么严重依赖美国芯片和软件(包括从基础芯片、板卡、手机、交换机到基站全系列产品)的中兴公司,将彻底陷入“休克”境地。

4月20-21日,中共中央总书记习近平出席在北京召开的全国网络安全和信息化工作会议并发表重要讲话,指出“核心技术是国之重器。”“要下定决心、保持恒心、找准重心,加速推动信息领域核心技术突破。要抓产业体系建设,在技术、产业、政策上共同发力。要遵循技术发展规律,做好体系化技术布局,优中选优、重点突破。要加强集中统一领导,完善金融、财税、国际贸易、人才、知识产权保护等制度环境,优化市场环境,更好释放各类创新主体创新活力。”

习近平强调,“要研究制定网信领域人才发展整体规划,推动人才发展体制机制改革,让人才的创造活力竞相迸发、聪明才智充分涌流。”

遭美国一纸禁令的“中兴事件”,一时间成为我国媒体的聚焦点,专家学者们纷纷发表见解,中国计算机学会专门举行公共政策委员会会议,特别邀请包括李国杰、倪光南等5位中国工程院院士在内的业内专家,研讨“中国芯”为代表的我国“核高基”领域如何形成涵盖科学-技术-工艺-应用和教育的健康产业生态和人才生态。


一、“中国芯”牵出的我国“核高基”生态问题,实质上是人才生态问题


1. “中兴事件”直指集成电路产业战略重要性

中兴此次遭美制裁,所涉产业链,涵盖了核心电子器件、高端通用芯片和基础软件,而这正是我国科技重大专项排名首位的“核高基”专项攻关领域:2006年国务院公布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,将“核高基”——核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品,作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一。

《科技日报》 4月19日载文称,“中兴事件”考验的其实是我们从原理认知-设计理念-验证平台,到精密制造-特种材料-系统集成乃至应用所有环节的迭代能力,系名副其实的“综合国力的象征”。

该文指出,所谓“卡脖子”技术瓶颈,大致可分为3类:其一,硬约束,集中但不限于国防和国家安全领域,诸如军工、航空航天、“核高基”之类,是确定无疑“花多少钱也买不来”的核心技术;其二,软性约束,主要聚焦于经济性和便利性,即花钱可买来核心技术、关键装备,但直到具备自主能力之前,必须忍受畸高价格、拖沓工期和身不由己的附加条款;其三,介于软硬之间的约束,具有极大不确定性,即花高价可买来核心技术及配套服务,但说不定什么时候、什么地方、以什么理由就被卡住脖子,而且签单一概作废、后果完全自负。此次中兴遭美制裁即为典型,相信也不会是最后一例。

据媒体报道,2017年全球电子元器件总市场4000多亿美元,中国占了一半多,约2300多亿美元。这其中90%以上靠进口。特别需关注的是,从2013年起我国集成电路连续5年超过石油,成为第一大进口商品(见图1)。而在核心、高端、通用芯片上,尤其是在数模混合电路中的AD/DA、超高速SerDes,射频前端SAW/BAW滤波器、高性能PA,FPGA,高性能处理器和EDA工具等高阶领域,差距更大,技术代差普遍在5-10年,替代率乐观估计也不足20%。因而无论中兴还是国内任何一家产业链下游企业,在禁运之下都会被判死刑。

“中兴事件”,直指集成电路产业战略重要性。

“知识分子”公众号5月9日刊发《新中国第一位女大学校长谢希德与中国半导体产业》一文,指明集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备、加工工艺、封装测试、批量生产及设计创新的能力上。集成电路,是半导体最主要的呈现形态,而半导体是公认的资本、技术、人才密集型产业,需要产业链上下游紧密配合,经过仿真设计、晶圆厂制造、封装测试并通过长期的市场验证,才能推出成熟产品。集成电路的人才、技术和管理,都需要从底层一步步“磨”出来,资本回报周期也变得漫长。
因而无论如何,人才,是最重要的基础层。

 

2.网信安全:“中兴事件”尚未充分暴露出的另一风险

倪光南提醒人们警醒——“中兴事件”暴露出我们的核心技术没有掌握好,然而尚未充分暴露出我国在网信安全方面的风险。他说,在传统产业领域,一件产品的安全,体现在使用寿命内不出现质量问题,产品本身的安全性可以预期,然而,网信安全不可预期。黑客攻击、密码等风险,在传统产品中不存在;“棱镜门”事件说明,核心技术受制于人,信息就可能被别人监控;乌克兰电网被黑、伊朗核电站受攻击事件说明,不掌握核心技术,国家安全就会被人卡脖子。倪光南说,从网信体系建设角度看,芯片和操作系统构成基础,在它上面有大量软硬件构成一个体系,再发展大量应用形成对体系的支持,这就是一个生态。生态的发展不是一朝一夕的事,需要积累,特别是我们处于后来者位置,而先到者已经实现垄断。

其实,“中国芯”牵出的我国“核高基”生态问题,实质上是人才生态问题。

3.“中国芯”为代表的我国“核高基”人才生态现状

来自《中国青年报》4月24日一篇报道称,“我国芯片人才缺口40万”。

根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2016-2017)》:目前,我国集成电路从业人员总数不足30万,但是按总产值计算,需要70万;中国半导体协会的数据显示,预计到2020年,我国集成电路产业人才缺口达40万;《国家集成电路产业推进纲要》提出,该产业规模到2030年将扩大5倍以上,对人才需求将成倍增长。其中,相当大的比例是科技研发人才(见图2)。

李国杰认为,“人才培养与储备比较薄弱,是我国芯片半导体产业与国际顶尖水平相比仍有明显差距的一个关键因素。”

根据上述《中国青年报》的报道,关于芯片人才,中国科学院计算技术研究所研究员、“龙芯”处理器负责人胡伟武尖锐地指出,犹如汽车专业教了一堆驾驶员,本质上都是在教学生怎么用计算机,而非教学生怎么造计算机。在他看来,我国的芯片产业人才培养极不平衡,大多数人才都集中在技术应用层面,而研究算法、芯片等底层系统的人才太少。他“信手拈来”一个实例:绝大多数互联网公司都在用Java编程,相应人才储备有数十万甚至上百万,然而研究Java虚拟机(在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能的抽象化计算机)的人才非常少,他说“我2010年办企业的时候连10个人都不到,而今天全国可能仍不超过100个。”北京交通大学副教授李浥东观察到,计算机专业的大学生和研究生,普遍不愿意学习更为基础的计算机系统结构,而是对计算机应用更加上心。

上述《新中国第一位女大学校长谢希德与中国半导体产业》一文透露,连知名教授都自揭伤疤:因为不挣钱,连续3年毕业学生没有一个搞集成电路。

刊发在“芯智讯”5月4日的一篇文章《一场精英大逃离的国家之殇——芯片在左,人才向右》中说,有人在清华大学、浙江大学两个校园里,采访了即将读研深造的微电子、电子科学与技术、计算机等相关专业的在读大三、大四学生,从中了解到:这两所工科顶尖大学芯片行业对口专业的本科毕业生中,其中20%的学生选择就业,但就业方向大多与本专业无关;80%选择继续深造(这里面有20%是出国读研),然而在继续深造的群体里,转专业的比例超过3成,最后学成进入芯片相关领域工作的估测仅剩不足1成。

“芯片研究人才队伍已然真空化。”这是该文章作者发出的感慨。

《中国集成电路产业人才白皮书(2016-2017)》显示,集成电路企业研发岗专业人才年薪近30万元,生产制造专业人才仅近20万元,本科学历应届生在芯片设计中的平均年薪近15万元,博士学历近30万元。调查表明,80%企业每年调薪一次,每次调薪比例大多在5%-10%之间。拉勾网等互联网人才招聘网站的招聘信息显示,计算机专业本科毕业且拥有4-5年工作经验的人工智能人才,月薪最高可拿到4万元,考虑到许多互联网公司都会发12个月以上薪酬,最终年薪可能超
过50万元。明显的薪资差异,导致一些在基础架构
领域有深厚积累的芯片研发人才也开始向互联网应用领域转型。

 

4.对既往“造船不如买船,买船不如租船”理念需作深刻反思

倪光南坦言,我国一些比较特殊的芯片领域,过去没有引起足够重视。与国外有差距,并非因为我们真的做不出来,原因是既往有种流传很广的说法:“造船不如买船,买船不如租船”。他说,在不考虑安全的情况下,一项技术如果自主研发,可能需要比较长的周期,而最快最便宜的办法是买现成的。然而过去在研制大型计算机时,我们感受最深的是:真正的核心技术是买不来的。以前我国因地震勘探、天气预报等应用,需从国外购买大型计算机,事实是国外公司都是派人来看守,不允许用在别的地方。我们自主研发做到哪个水平,人家才会开放到哪个水平。我国高性能计算机发展较好的原因之一,是我们较早地认识到这一点。

李国杰则提出,“中兴事件”虽有个案的偶然性,但中国要发展成为产业强国和科技强国,必然受到霸权国家的阻扰和打压,然而需要改变的是我国科研工作“头重脚轻”现状。他指出,我国科技和产业“头重脚轻”的现状是消费侧强、供给侧弱,基础技术落后;信息领域服务业发展较好,但基础软件和硬件的供应跟不上。中国的腾讯、阿里等网络服务企业已进入全球领先企业行列,但根据2016年的统计,在全球企业2000强名单中,美国有14家芯片公司与14家软件公司,而中国尚无一家。他指出,基础不牢,地动山摇,我们必须高度重视基础技术和基础产业,改变“头重脚轻根底浅”的局面。

李国杰认为,造成“头重脚轻”局面的原因是,学科发展和人才培养不平衡。他说,由于我国的科技成果和人才评价是论文导向和“帽子挂帅”,计算机领域多数人才涌向了人工智能、模式识别等容易出文章、拿人才“帽子”的研究方向,因而要改变基础技术落后的局面,必须从学科和人才平衡发展抓起。


二、对“中国芯”为代表的我国“核高基”人才战略布局的思考与建议


倪光南严肃地指出,2006年国务院公布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,将“核高基”——核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品,作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一,目的就是要在信息领域替代国外体系。如今12年过去了,对有些“核高基”项目,我们要自问是否不忘初心。

1.强化一点认识:应用试错、经验积累、培育生态环境,与掌握核心技术同等重要

李国杰反复强调,应用试错、经验积累、培育生态环境,与掌握核心技术同等重要;对于需要建立庞大生态系统的信息产业,应用试错、改善用户体验,甚至比掌握核心技术还重要。

李国杰说,对发展核心技术走向产业高端的长期性和艰巨性,我们要有清醒的认识。掌握高端CPU、航空发动机这类复杂产品的发展主动权,不只是要有专利,还要靠长期的经验积累。他说,工业革命以来200多年的历史说明,完全靠市场这一只“手”,不可能实现后发国家从产业低端走向高端。这是因为复杂产品都是在应用中不断迭代改进才能完善,而市场上往往“赢者通吃”,很难有试用和改进技术的机会。

2.未雨绸缪,认真梳理“核高基”产业供应链安全风险

李国杰提出,对我国每年花2600多亿美元进口的芯片,需认真分析和归类,分出轻重缓急——梳理哪些材料、元器件、设备和软件影响面广,但控制在国外企业手里。他说,我们不可能也没必要替代全部进口芯片,但对“卡脖子”的关键芯片,不能掉以轻心;不能一哄而上,把巨大经费都投在建生产线和研发产品上,要知道打造和培育产业生态环境可能需要上万亿元投入,因而发展高技术要坚持问题导向和目标导向。他说,自由探索的基础研究十分重要,但科技工作还应强调从问题出发、以目标为导向;问题是创新的起点,抓住问题就能抓住科技和经济发展的“牛鼻子”。

李国杰强调,过去我们比较关注科技发展趋势,制定各种科技计划主要参照国外,今后应更加重视产业供应链安全,有些重大课题要根据产业安全需要设立。

关于我国芯片与国外高端芯片的差距,倪光南认为不能一概而论。他说,芯片技术的难度,远达不到北斗量级。以前GPS定位的难度,难在航天技术加上网信技术。北斗的难度要超过一般网信体系,但是非得做不可,我们不就做出来了吗?! 他说,芯片应用,分为超级计算机、桌面、移动、工业及消费等不同应用领域。在高性能计算机领域,中国自主研发的“申威26010”众核处理器的“神威太湖之光”,在全球超级计算机500强中排名第一;在移动领域,华为的“麒麟”也与高通基本旗鼓相当。但是,在台式机、笔记本领域,中国与国外尚有3-5年的差距。

倪光南说,芯片产业可以分为设计与制造两大部分。我国设计水平尚可,最大短板在制造。芯片制造接近于传统工业,涉及设备、材料、工艺、封装测试等一系列问题,需要长时间投入大量资金,没有几百亿元人民币可能形成不了一条生产线。过去我们在芯片制造领域投入不够,要赶上发达国家可能需要10年左右时间,以及至少连续投入几千亿人民币。

至于我国芯片怎样走向高端,“金枫股经” 4月22日刊发《一文读懂:真实的中国芯片产业 》一文,指出高端芯片强于低端芯片之处,主要不在于制程工艺,而是高在:其一,拥有专利,甚至写入行业标准;其二,能领导行业标准升级,性能更好、功能更多;其三,在推出时间上能领先低端厂家,吃掉产品生命周期中利润最丰厚时段。该文以WIFI芯片为例:国际大厂如英特尔、博通、Marvell等,涵养一大批研究人员对未来几年的技术进行研究,同时在IEEE的WIFI标准化组织里投递研究成果与同行PK,力争将自家专利写进下一版标准;与此同时工程部门同步做实现,能在IEEE开会时拿出样品做成果展示。当WIFI标准一旦定稿,立即推出产品。然而我国做WIFI芯片的小厂根本没有这个实力参与这个“游戏”,只能等WIFI新版标准发布之后,拿到文档仔细研究,然后研发生产。更多的时候,最新标准还无法实现,只能生产老版标准的产品。

3.在决定国家命运的大战略上,政府的主导作用与需处理好的几个关系

第一,在全球化与土本化问题上,政府应注重培育高端产业根据地

李国杰提出,全球化是我国要坚持发展的方向,但不是最高原则——在推进全球化的同时,要理直气壮地实现事关国家命运的产业本土化。他说,目前中国芯片和软件厂商最需要的支持,不是给研发项目,而是给试用和完善的机会。除了企业参与市场竞争外,政府必须在国内开辟一块市场,作为培育高端产业的根据地;政府部门和相关国有企事业单位就是这块根据地,对扶植本土高端产业负有不可推卸的责任。这不是关乎政府采购中本土产品的小问题,而是决定国家命运的大战略。

第二,在举国体制与市场经济问题上,政府需在战略上做顶层规划并激发企业内生力

中国工程院院士、江南计算技术研究所研究员陈左宁,在中国计算机学会公共政策委员会会议上提出,建立“中国芯”为代表的我国“核高基”生态系统,政府需在战略上对该产业布局进行顶层设计规划,着重改变目前“一盘散沙”现状,还要研究激发企业内生力。

倪光南强调,在国产自主品牌替代进口高端产品的过程中,应发挥我国集中力量办大事的优势,政府有责任把分散的力量整合起来,形成统一标准,并在同一体系下与发达国家跨国公司竞争。倪光南主张,在“中国芯”这个投资需求大、回报周期长的行业,政府应在调动企业积极性上发挥更大作用,以更多地激发企业创新能力。像集成电路制造这种特别大型的软件,政府需更好地促进产学研相结合。此外在市场引导上,倘若政府采购能占市场份额10%,那么由于我国市场体量大,仅政府采购就可相当于欧洲一两个国家市场规模,因而用好市场也挺重要。

第三,政府主导作用还应体现在整合资源避免内耗上

倪光南说,目前,我国以liunx为基础研发操作系统的公司大概有七八家,每家不过几百名员工,都没有跟微软这样的巨头“单挑”的实力。2006年,原信产部、国家版权局、商务部、财政部曾下发通知要求计算机预装正版操作系统软件,希望给国产操作系统厂商一个机会,然而由于缺乏协调统一,几家国产厂商打起价格战,最后竟出现零价格销售乱象。由此凡涉及重大投资、大批科研人员参与、整个产业链配套的项目,要避免出现几个单位互不合作局面。

4.时不我待,以国家核心竞争力为目标的学科体系化与人才培养尤为急迫

● 瞄准国家核心竞争力解决学科发展与人才培养不平衡问题

就在中国计算机学会公共政策委员会会议上,与会院士专家将我国信息产业“缺芯少魂”的根源归结为人才导向;提出当今需以国家核心竞争力为目标,加速学科体系化建设与人才培养。

中国工程院院士、中科院半导体研究所研究员
刘明,以亲身感受将近些年来她所从事的半导体行业日益被冷落的现状,描述为“充满沧桑感”;清华大学信息科学技术国家实验室CPU中心主任汪东升则“现身说法”,指明高校相关专业人才更多地涌向了热度升高的人工智能等领域;原国家科委高技术司司长
冀复生明确表示,科学家办企业,或许会增加一个平庸的企业家而失去一个优秀的科学家。

李国杰分析认为,导致我国信息产业基础研究人才短缺的原因有二,其一,芯片等底层技术有较高门槛,只有“985”等顶尖院校才培养得出这类人才;其二,我国人才培养体制机制存在一些问题。他指出,目前国内高校和科研机构对计算机人才的考核,大多是以发表论文为主要评价标准;相比大数据、人工智能等应用领域,芯片研究这类试错成本非常高的领域,发表论文或做出原创发明专利的难度明显更高,由此入选“国家杰出青年基金”等培养计划的机会也更少。

中国计算机学会秘书长杜子德提出,核心技术就是核心竞争力,同时也是话语权、反制权;刘明指出,没有体系化的工业基础就形成不了市场竞争力。由此与会院士专家认为,当今以国家核心竞争力为
目标的学科体系化建设与人才培养,极为迫切。

● 高校计算机专业要加强基础人才培养,并把教学体系发展起来

根据上述《中国青年报》的报道,北京交通大学副教授李浥东担心按目前现状发展下去,未来3-5年,我国计算机底层研究就会没有人才可用。他说,解决这个问题,需要体系化建设治根治本。中国科学院计算技术研究所研究员、“龙芯”处理器负责人胡伟武呼吁高校计算机专业要加强基础人才培养。他说,大学教育不光要教用计算机的人才,而是要教一个体系结构、一个操作系统,并把这些教学体系发展起来。

大连东软信息学院副教授张永锋认为,我国高等教育应加强工程师文化培养。他说,在芯片研发生产领域,工程师是决定芯片设计创新能否落地的关键因素。他建议,参考欧美成熟经验,建立全国统一的以集成电路设计、制造为主题的学习实践平台,提供集成电路设计EDA工具、工艺库甚至做实验的平台,全国集成电路相关专业的学生就都可申请使用这个平台资源,譬如一些成熟的集成电路工艺,完全可以让学生在平台上分享和学习。如此,从基础上提高人才培养质量,还可减少各个高校之间资源重复建设。


三、我国战略科学家领跑世界前瞻视野与科学思维方式的有益启示


核心技术靠化缘要不来。

党的十八大以来,习近平总书记多次强调要掌握核心技术,并指出核心技术受制于人是最大的隐患,而核心技术靠化缘是要不来的,只有自力更生。

回望我国战略科学家领跑世界的前瞻视野与科学思维方式,对建设“中国芯”为代表的我国“核高基”产业生态和人才生态,无疑具有良多有益启示。

● 独立完整可靠自主:北斗成功之基

中国工程院院士戚发轫,曾于7年前的2011年5月告诉当时供职《中国科学报》的本刊记者,早在他担任中国空间技术研究院副院长时,亲历过一场“要不要建设我国自主的卫星导航系统”的争论。当时一种观点认为,GPS已是一种成熟技术可“拿”来使用,我国资金有限,无须另行建设。最终,我国“863”计划倡导人之一、著名航天专家陈芳允于1983年提出一种不同于GPS技术路线的双星定位理论,用以解决在资金困难时期构建卫星导航系统的难题。1994年,我国启动北斗卫星导航试验系统建设。戚发轫郑重地表示,世界四大卫星导航系统——美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的“伽利略”和中国的“北斗”,将永远是竞争的态势,我国独立、完整、可靠、自主地建立卫星导航系统的信念不能动摇。

● 祖国古代医学方法论,启迪屠呦呦取得原始创新

当初人们使用青蒿素杀灭疟原虫,其疗效总不尽如人意。在谈及青蒿素的原始创新时,屠呦呦坦言,正是东晋葛洪所著《肘后备急方》,启发她突破惯有思维模式——其中记述的“绞汁”方法,不同于传统中药“水煎”方法,使她突然领悟到“水煎”之法可能会因高温破坏青蒿的有效成分,而低沸点溶剂有可能是提高药效的关键。据此,屠呦呦最终分离出并获得第191号青蒿提取物样品,取得了对疟原虫100%抑制率的满意疗效。

● 潘建伟:基于量子前沿制高点与高明的窃听者“斗法”

世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号首席科学家潘建伟,创新了一种崭新模式:在海外建实验室,站在前人“肩”上,将知识一点一点搬回祖国,带领青年科学家团队基于量子前沿制高点与高明的窃听者“斗法”,最终使我国在量子通信领域领跑世界。

● 王泽山侯云德:藉思想实验与哲学思考突破世界科技难题

2017年度国家最高科学技术奖获得者、中国工程院
院士王泽山和侯云德,突破世界科技难题、做出原创性科研成果的“密钥”,系遵循科研规律和科学传统,基于思想实验与哲学思考。王泽山把思想实验作为科研重要组成部分,侯云德则坚持科研工作者更要懂一点儿哲学思想。他们的理念与坚守,对我国科技工作者的科研探索与实践,无疑具有方法论意义的启迪作用。

爱因斯坦因其非凡成就,成为科学史上的典范。1905年,爱因斯坦建立狭义相对论,10年之后的1915年又建立广义相对论,这些不朽成就均源自这位科学巨人的思想实验与哲学思考。 


(本文领衔:科技部科技人才中心主任李普,执笔:本刊记者朱广清,示意图制作:本刊编辑冯琬婧)


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