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上天入海之间: 中国科技创新2020
发布时间: 2021-01-12 来源:未知 点击次数:

中国芯片产业绝地反击

个别国家的单边主义造成了2020年全球供应体系的混乱,但尽管如此,中国集成电路仍然保持高速发展。

根据中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军的公开演讲,2020年,我国芯片设计企业共计2218家,比去年增加了438家,增幅24.6%。在企业并购和资本市场方面,2020年,共有8家芯片设计企业在主板和科创板上市,募集资金额达到98.5亿元人民币。截止到12月1日,这些企业的总市值达到2084.6亿元。

在五年前,中国在全球芯片市场的占比只有6.1%,但在2020年,这个比例将达到13%左右。在“十三五”期间,中国芯片设计业的规模已从1325亿元增长到3819亿元,年均复合增长率达到23.6%,是同期全球半导体产业年均复合增长率的近6倍,设计业的销售规模直接体现了中国集成电路产业在全球的位置。

厦门半导体投资集团的一位负责人曾表示,中国的部分芯片企业,从模仿发展到跟随壮大,在很长的一段时间内采用的是“车灯理论”前行,但只照亮前方200米,无人区探索,原创、竞争前技术、工程技术几乎空白。

但现在无论是从国产通用CPU领域还是国产嵌入式CPU抑或是国产FPGA芯片,我国的芯片能力已经从十年前的“基本不可用”到今天的“完全可用”。

比如国产CPU的应用开始从专用领域转向公开市场领域,国产嵌入式CPU已经实现了与国外产品同台竞争,从之前的专用为主发展到今天的通用为主,年销售达到数亿颗。而在半导体存储器领域,国产半导体存储器实现零的突破,三维闪存和动态随机存储器进入量产,技术接近国际先进水平。

此外,在国产FPGA芯片方面,目前国产FPGA芯片全面进入通信和整机市场,关键时刻起到了决定性的支撑作用。国产EDA工具领域,继模拟全流程设计工具进入市场参与竞争后,在数字电路流程上也形成了一系列重要的单点工具。魏少军表示,再经过几年的努力,相信中国也可以拥有自己的数字电路全流程设计工具。

中国半导体的发展没有退路和捷径。华为消费者BG负责人余承东曾对记者表示:“现在我们从第二代半导体进入第三代半导体时代,希望在一个新的时代实现领先。”

5G加速又加量,深入行业迎关键阶段

12月22日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通召开5G频率使用座谈会,向三大运营商颁发5G中低频段频率使用许可证。

2018年,工信部首次向三大运营商颁发了5G中低频段试验频率使用许可。在试验频率使用许可有效期届满后,工信部此次颁发了为期十年的5G频率使用许可,同时许可部分现有4G频率资源重耕后用于5G,5G将迎来大规模网络部署。

我国已建成全球最大5G网络。12月15日,工信部副部长刘烈宏表示,我国累计建成5G基站71.8万个,推动共建共享5G基站33万个。与此前计划相比,我国提前完成了全年开通60万5G基站的目标。除了中国电信和中国联通,中国移动和中国广电今年5月也宣布,签署5G共建共享合作框架协议。

5G的发展实现了从移动互联网扩展到物联网的阶段。行业组织3GPP对5G三大应用场景的定义为eMBB(增强移动宽带)、mMTC(大规模机器类型通信)和uRLLC(超高可靠超低时延通信)。其中,eMBB对应的是3D/超高清视频等增强型移动宽带,mMTC对应的是大规模机器类通信,而uRLLC对应的是无人驾驶、工业自动化等需要低延时高可靠连接的业务。

5G的消费级应用将陆续导入,电信运营商、互联网公司等都在推出5G+4K/8K高清视频、5G+VR/AR、5G云游戏等业务,5G将深入视频、直播和游戏等领域,给用户带来新体验。

据信通院统计,5G的消费类应用逐渐成熟,新型娱乐和游戏成为关注重点,2025年To C商业应用可达1000个以上;团体协作模式成为主要推动方式,预计2025年To B商业应用可达2000个以上。

5G开始深入垂直行业,从一开始的构想逐步进入落地阶段。三大运营商携手华为、中兴、爱立信等通信设备厂商,以及各大垂直行业头部厂商展开5G落地应用探索。目前,5G在教育、文化旅游、安防、交通、医疗、矿山、港口、工业、电力、智慧城市等领域陆续得到应用。

无人驾驶弯道超车

从滴滴、百度的无人车在上海和北京开始常态运营,到AutoX的全无人Robotaxi驶上深圳街头,2020年中国无人驾驶在技术上不断取得突破,距离实现L5级别的全自动驾驶又近了一步。而随着各地政策的放开,无人驾驶出租车Robotaxi在全国多个城市落地,商业化也渐行渐近。

过去的一年里,包括百度、滴滴、美团、腾讯、阿里、京东在内的互联网大厂加注入局无人驾驶领域,初创公司方面,逐渐形成了小马智行、AutoX、文远知行等头部企业主导技术的格局。在应用场景方面,目前有Robotaxi、无人配送车、自动驾驶货运等多种形式无人驾驶技术应用场景。

政策也逐步放开对无人驾驶的测试。广州、深圳等地陆续开始允许企业在指定道路上进行车内没有安全员的自动驾驶测试;长沙和北京也相继出台了关于开展完全无人驾驶路测的政策规定。

2020年12月,国内无人驾驶技术公司AutoX公布了一个视频,在深圳繁忙的街道上,25辆完全无安全员值守的无人驾驶Robotaxi车队自主行驶,灵巧地绕过路障,在斑马线前礼让行人,首次实现了全无人驾驶汽车在中国零的突破。

AutoX创始人、CEO肖健雄对第一财经记者表示:“无人驾驶代表未来的方向,我们正在推动Robotaxi在中国安全高效地大规模商业化。但这仍然取决于政府何时开放政策,相信这一天不会太久。”

深圳市政府正在为智能网联汽车上路立法。11月17日,深圳市交通运输局公布了深圳智慧交通发展成果,提出率先开展智能网联汽车立法,推动智能网联汽车落地应用。

伴随政策向前推进,以及5G等技术的普及,无人驾驶也有望从此前的单车智能,延伸至基于车路协同的智能网联汽车场景。位于上海奉贤的无人驾驶技术公司中智行正在开发一种由5G和人工智能AI技术引领的,以“车路协同”为基础的新一代智慧交通。

在汽车产业电动化、共享化和智能化的发展趋势下,包括科技企业、通信运营商、整车厂商和出行企业在内的行业参与者开始走向融合。

中智行公司董事长、CEO王劲认为,中国路况复杂,“车路协同”的技术在中国具有安全、高效、低成本和落地快的优势。根据中智行的“车路协同”方案,每一辆无人驾驶汽车可节省2万元左右的成本,节省下来的资金可用于道路的改造,从而将普通道路升级为智能道路。

据麦肯锡公司预测,中国可能是最大的Robotaxi市场,预计到2023年,自动驾驶汽车销量将达到2300亿美元,基于自动驾驶的出行订单流水将达到2600亿美元,全球自动驾驶技术渗透率将增加到70%。

中国实现量子优越

2020年,中国在包括量子通信和量子计算等在内的量子技术领域的基础研究方面取得重大突破,按原定计划实现了“量子优越性”。中国科学技术大学潘建伟团队还对“基于现实器件的安全量子密钥分发”进行了理论阐述和实验,为量子密码的广泛应用以及标准化制定奠定基础。

量子科技研究和应用前景正在成为中国前沿科技的发展重点。中共中央政治局今年10月组织学习时强调,要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局。

在量子通信方面,2020年5月,中国科研团队在国际物理学界最权威的综述性期刊《现代物理评论》上发表了一篇题为“基于现实器件的安全量子密钥分发”的长篇综述论文,系统阐述了量子密码的原理、理论和实验技术,回答了“量子密码破译者能否通过利用辅助渠道成功破解真实系统”以及“量子密码制造者是否能够设计创新对策来挫败量子密码破坏者”等问题。

研究人员指出,过去30年里,量子密钥分发(QKD)的理论和实践得到了广泛发展。他们倾向于认为,现实条件下量子密码的安全性已经建立起来。研究人员现已全面了解并能处理设备不完善的实际缺陷,尤其是测量器件无关等量子密钥分发协议的提出,彻底关闭了量子密码在物理实现过程中可能出现的安全性风险,为实现基于现实器件的安全量子密码铺平了道路。

在量子计算机方面,2020年12月,潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作发布了一台由76个光子构建而成的量子计算原型机“九章”,实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。

这篇标题为“使用光子的量子计算优势”的论文在线发表在《科学》杂志上。“九章”求解数学算法高斯玻色取样只需200秒,而目前世界最快的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

根据现有理论,该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快100万亿倍,也就是说九章一分钟完成的任务,超级计算机需要一亿年。等效的,其速度比去年谷歌发布的53个超导比特量子计算原型机悬铃木快100亿倍。

业内认为,“九章”的出色表现,牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。

“量子优越性像个门槛,是指当新生的量子计算原型机,在某个问题上的计算能力超过了最强的传统计算机,就证明其未来有多方超越的可能。”中科大教授陆朝阳说,“多年来国际学界高度关注、期待这个里程碑式转折点到来。”

量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,有望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面,相比经典计算机实现指数级别的加速。当前,研制量子计算机已成为世界科技前沿的最大挑战之一,也是欧美发达国家角逐的焦点。

新冠疫苗光速研发

新冠肺炎疫情持续近一年来,人类在对抗病毒的过程中已经取得了很大的进展,在不到一年的时间内,全球的科研人员就开发出了多种疫苗,其中一些已经完成后期临床试验,并报告了积极的研究结果。有效的疫苗已经成为当下控制新冠大流行病的迫切需求,人们期待疫苗可以帮助全球经济生活回归正常状态。

中国也以前所未有的速度进行疫苗的研发。2020年,中国至少有5款疫苗进入到临床三期研究,其中已经有包括国药和科兴在内的疫苗报告了初步的临床有效性数据。

国药集团北京生物制品研究所研发的新冠疫苗在阿联酋的临床试验中显示,疫苗具有86%的有效性。

自7月份以来,中国已根据紧急使用计划向该国高危人群提供实验性冠状病毒疫苗,其中也包括国药、科兴等开发的注射疫苗。目前科兴已与印度尼西亚、土耳其、巴西、智利和新加坡等多个国家和地区达成了疫苗供应协议,并正在与菲律宾和马来西亚进行谈判,以进行潜在销售。国药集团也正在巴林、约旦、秘鲁、阿根廷和其他地区进行三期临床试验。

除了已经公布了有效性数据的科兴以及国药的新冠灭活疫苗之外,中国其他路线的疫苗的研发也正在积极开展。其中康希诺的人腺病毒5型载体新冠疫苗,目前已经在俄罗斯、沙特阿拉伯、巴基斯坦和墨西哥等国家进行临床三期试验;智飞生物与中科院微生物所共同研发的一种亚单位蛋白疫苗也已经在中国等地进入三期临床试验;沃森生物和苏州艾博生物共同研发的mRNA疫苗以及四川华西医院研发的亚单位蛋白疫苗也分别进入临床一期和二期试验。

中国疾控中心主任、中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室主任高福院士对第一财经记者表示:“理想的新冠疫苗靶标应该是能够诱导高滴度的中和抗体,并且降低人体内非中和抗体成分的产生,以最大程度降低抗体依赖增强(ADE)和呼吸道疾病(ERD)的风险,并维持长期持久的免疫记忆,在冠状病毒之间提供交叉保护。”

根据世卫组织追踪的数据,截至目前已经有超过214种正在研发中的新冠疫苗,其中51种正在临床评估中;13种进入三期临床试验,另有包括辉瑞/拜恩泰科(BioNTech) 以及Moderna在内的几种疫苗现已获准在某些国家和地区使用。

上海的复星医药也正在与德国拜恩泰科紧密合作,根据双方于2020年12月发布的最新公告,mRNA新冠疫苗获得中国上市批准,且复星医药产业下达相应订单的情况下,拜恩泰科承诺于2021年向中国供应不少于1亿剂mRNA新冠疫苗:(记者:李娜、来莎莎、钱童心)

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