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金融危機凸顯掌握嵌入式系統核心技術的重要性
在最近國際金融危機中,華為、中興等等企業能逆勢而上,他們擁有的嵌入式系統核心技術和自主知識產權發揮了重要作用。由于中國研發人員工資低、工作時間長,其“智力性價比”比發達國家的同行高出十倍左右,所以華為、中興它們的通訊設備性價比很高。在過去,人們往往迷信老品牌,不大考慮價格,但金融危機大大壓縮了IT開支,華為、中興等等的設備就得到了更多用戶的青睞。
與此相比,一些沒有掌握核心技術、缺乏自主知識產權,以組裝、貼牌產品為主的企業就沒有那么幸運,由于它們產品的增值很小,不能發揮中國人才“智力性價比”的優勢,很難抵御危機的沖擊。
發展嵌入式系統是優化中國電子信息產業結構的關鍵
中國的電子信息產業,包括計算機和通信(ICT)產業、軟件產業、集成電路產業等等,規模僅次于美國。2007年實現銷售收入5.6萬億元,增長18%;工業增加值13000億元,增長18.2%。產業規模繼續在國民經濟各行業中位居領先,銷售收入占全國工業的比重為12%,增加值占全國GDP的比重達5.27%。出口額占據全國出口的37.7%。但中國電子信息產業大而不強,屬于低附加值(工業增加值<1/4)、低利潤(<4%)行業,R&D投入也低(<2%),自主創新能力不強。
圖1. 蘋果公司30GB iPod的成本/利益分配圖。
從圖1可見,iPod這個在“中國制造”的設備,主要利益被掌握核心技術和知識產權的蘋果公司所取得,做裝配的中國公司極少利潤,還需付出能源消耗和環境污染等代價。假如iPod的知識產權和核心技術都是中國公司的,那么中國的收益將比只做裝配提高40倍。所以中國的制造業還有極大的提升空間,這主要應依靠掌握嵌入式系統核心技術和知識產權而不是依靠再壓低勞動力和資源的成本。
如果中國制造業都能像華為、中興那樣,掌握嵌入式系統的核心技術和知識產權,那么中國的制造業將創造比現在高許多倍的效益;反之,如果繼續組裝、貼牌的粗放型方式,那么既不能抵御危機沖擊,也很難保持持續增長??傊?,正反二方面的經驗都表明,發展嵌入式系統是優化中國電子信息產業結構、提高競爭力的關鍵。
發展工業軟件和發展嵌入式軟件是一致的
最近,在中國業界提出了“工業軟件”這一類別,工業軟件指專門為工業部門使用的軟件,主要可分為嵌入式軟件和工業控制、管理類軟件,所以發展工業軟件和發展嵌入式軟件是一致的。
與“工業軟件”情況類似的是“基礎軟件”?;A軟件是“十五”期間提出的類別,主要包括操作系統、數據庫管理系統、中間件和Office等共性應用軟件,大致屬于傳統的系統軟件、支撐軟件的范疇。因國家科技計劃大力支持基礎軟件,這一類別已被普遍認可。如果今后國家對“工業軟件”類別也給以大力支持,那么這一類別也可能被普遍認可。
“核高基”專項將大大促進嵌入式系統的發展
《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》確立了16個重大專項,第一項是“核心電子器件、高端通用芯片和基礎軟件產品”(“核高基”)專項,已于今年4月由國務院批準實施。
在“核高基”專項的“高端通用芯片”中包含了嵌入式CPU/SoC內容,在“基礎軟件產品”中包含了嵌入式操作系統/嵌入式軟件的內容。因此實施“核高基”重大專項將大大促進中國嵌入式系統的發展。
發展嵌入式軟件
嵌入式軟件是嵌入式系統的核心技術之一,在2007年占中國整個軟件業收入的21%,占軟件出口的68%,占軟件百強收入的36.8%,在前10家最大的軟件企業中,有5家是嵌入式軟件企業。
在當前一個做嵌入式產品的公司中,軟件人員占居研發人員的大多數。例如,華為的研發人員構成中,軟件人員約占80%左右。由于中國巨大的制造業需要提升、需要調整結構,嵌入式軟件在中國占有特殊地位??梢哉f,嵌入式軟件對于中國的重要性相當于離岸外包對于印度的重要性。
軟件在中國整個電子信息產業中占的比例只有10%,比發達國家差很多(美國的軟件產業約占信息產業的50%),遠遠落后于硬件,因此中國需要大力發展軟件,而嵌入式軟件又是其中的一個重點。
發展IC設計業
IC設計也是嵌入式系統的核心技術之一,嵌入式系統應用的芯片對于集成電路制造工藝要求較低,國內集成電路生產廠基本上能滿足要求,軟件一般也不要求與Windows兼容,所以無論是在集成電路制造方面還是在軟件方面受到的制約都較小。
歷來將IC設計歸屬于軟件業,可以享受軟件業的優惠政策。中國巨大的制造業為IC設計業提供了廣闊的發展空間。2007年國內IC設計單位數量為491家,全行業銷售額約為225.7億元,同比增長21.2%;IC設計業占據IC產業約18%。在全球IC設計業中所占比重達到5.8%的份額。
IC設計是IC產業的龍頭,IC設計公司在中國大陸的投片量已占集成電路加工企業產能的30%~50%。中國IC設計公司目前已能設計CPU/MCU、DSP等通用芯片和其它專用芯片,一些芯片的性能價格比已能與跨國公司的同類產品競爭,在世界市場上占據一定份額。
在嵌入式系統應用的芯片中,嵌入式CPU(MCU)/SoC技術要求較高,也是國家“核高基”專項所支持的。嵌入式CPU/SoC要求高集成度、高性能、低功耗。由于要求高集成度,實際應用的大多是SoC芯片。我國已開發出了多種SoC芯片,應用在NC、手機、MP3、MP4、機頂盒、MID、上網本等等嵌入式系統中,中國巨大的內需市場有利于推進國產嵌入式CPU/SoC的產業化。
重視嵌入式系統生態環境和產業鏈建設
眾所周知,蘋果公司iPod、iPhone的成功在很大程度上要歸功于其在商業模式、工業設計和人機界面等方面的創新,這對于其它嵌入式系統也是一個啟示。實際上,發展嵌入式系統必須重視發展其生態環境和產業鏈建設。
例如,嵌入式系統中的3C融合終端是與互聯網、移動互聯網不可分的。今天,中國3G移動通信的發展,為MID、上網本等等新一代融合終端的發展、為移動電子商務、移動電子政務的發展提供了通信基礎設施支持;在這個基礎上,服務提供商就可以提供各種服務,推動SaaS(軟件服務化)的發展;而為了更好地支撐面向億萬用戶的各種服務,又需要發展云計算技術和應用。
其他領域的嵌入式系統,如汽車電子、工業機器人、數控機床等等,同樣與其應用環境不可分割。一般說來,發展嵌入式系統往往是跨領域、跨學科的綜合性工作,其發展規劃應當包含營造生態環境、構建產業鏈等全方位內容,將嵌入式系統只看作是硬件產品,這種觀點是片面的。
嵌入式系統有較大的創新空間
與PC領域被Wintel架構壟斷的情況不同,嵌入式系統基本上沒有這種制約,因此有較大的自主創新空間。以上網本為例,這是一類新興的嵌入式系統,以隨時隨地獲取互聯網服務為主要應用模式,這使Wintel架構顯示不出特殊的優點,反而有成本高、功耗高的缺點。因此,今后的上網本將是多種體系架構并存。例如,有的數據表明Linux已在上網本中占據30%左右的份額,并有繼續增加的趨勢。
上網本是一類3C(計算機、通信和消費電子產品)融合終端設備,如將各種3C產品按其屏幕尺寸和價格這二個維度作圖,分布狀況如圖2所示,這些產品的分布形成了若干類別,主要是“電子詞典、學習機”,“MP4、PMP”,“智能手機”,“互聯網設備”,“上網本”和“筆記本、臺式機”等等。
當然,只用屏幕尺寸和價格這二個維度分類還不充分,還需考慮應用模式和體系架構,但圖2的這種簡化處理,大體上能反映3C產品的類別分布。
圖2. 3C終端融合趨勢
當然,按屏幕尺寸劃分類別不是絕對的,例如,上網本的屏幕大多小于10.4英寸,但也有12英寸的上網本,所以圖2采用的屏幕尺寸分類準則應認為是多數產品的情況。
從圖2可見,“上網本”和“互聯網設備”(MID)將是許多廠商競爭的焦點??梢钥吹剑嬎銠C廠商在將產品的屏幕做小,手機廠商在將產品的屏幕做大,消費電子設備廠商在將產品的屏幕做大、檔次提高,這樣,他們就會在“上網本”和“互聯網設備”領域碰在一起,進行激烈的競爭 。
這些年來,遵循自主創新的方針,中國在3C融合終端方面已開始從“中國制造”走向“中國創造”,趨勢是從低價、小屏幕的設備逐步擴展到高價、大屏幕的設備?,F階段,“中國創造”的范圍已能覆蓋“電子詞典、學習機”,“MP4、PMP”的大部分,“智能手機”的小部分,正在推進到“互聯網設備”和“上網本”領域,今后,還將逐步推進到“筆記本、臺式機”領域。
國家“核高基”科技重大專項所支持的高端通用芯片和基礎軟件產品完全可以應用在上網本領域,換句話說,上網本可以成為集成應用“核高基”專項成果、實現產業化的理想目標。我們相信,今后中國有自主核心技術和知識產權的上網本將占據大量市場份額,中國計算機產業體系也將以此為契機,逐步完善起來。
其它的嵌入式系統也像3C融合終端一樣,有較大的自主創新空間。我們應當在國家有關政策和項目的支持下,充分發揮中國科技人員“智力性價比”優勢,努力掌握核心技術和知識產權, 實現從“中國制造”到“中國創造”的跨越。