芯片是工業(yè)體系的三座皇冠之一,而生產(chǎn)芯片是搭在另外兩座皇冠(精密機(jī)床、精細(xì)化工)肩膀上才能崛起的皇冠。作者從70年代靠巧手回天發(fā)展的中國計算機(jī)工業(yè)說起,從點到面解釋了為何中國明明知道芯片不行,幾十年前為什么不發(fā)展芯片的原因。
1
巧手回天的中國計算機(jī)工業(yè)
從1969年開始,國外DG NOVA系列生產(chǎn)了五萬多臺,而中國仿制NOVA系列一共生產(chǎn)了多少?大概一千多臺。
從1971年開始,國外DEC PDP-11系列生產(chǎn)了二十多萬臺,中國仿制DEC PDP系列生產(chǎn)了多少?還不到二百臺。
從1978年開始,IBM PC(INTEL 8080/8086CPU)生產(chǎn)了一百多萬臺和二百多萬臺。中國仿制的IBM PC(INTEL X86CPU)系列生產(chǎn)了多少?總共十幾個型號大概三十多臺。越是晚出的越先進(jìn)的型號,我們產(chǎn)量得越少。
人家從幾萬到幾十萬到幾百萬的量產(chǎn)規(guī)模,而我們是從千到百到十的不斷減少,從量產(chǎn)規(guī)模就越來越跟不上了。這個時候還要用個位數(shù)產(chǎn)量的面子工程討論什么“并不落后”,“縮小到僅落后X年”,難道不是滑稽嗎?
DEC PDP-11
到了80年代,通用芯片發(fā)展部門被砍掉的根本原因在于:美國從8080到80286的飛躍,所以我們當(dāng)時連面子工程仿制的能力都沒有了,更不用說仿制品量產(chǎn)替代進(jìn)口了。
芯片是工業(yè)體系的三座皇冠之一,而生產(chǎn)芯片是搭在另外兩座皇冠(精密機(jī)床、精細(xì)化工)肩膀上才能崛起的皇冠。
想一想中國的精密機(jī)床、精細(xì)化工都是什么時代才勉強追趕上世界第一梯隊水平的?也就這幾年而已。
70年代的中國計算機(jī)“工業(yè)”,還真有人相信神棍那些瞎編的什么“并不落后”,你知道是怎么一個“并不落后”法嗎?“機(jī)器不行靠巧手回天”都維持不下去了。
2
被降維打擊的工業(yè)水平
1979年,中國研制成功了一種完全由中國制造的大型計算機(jī)HDS-9,就已經(jīng)是自力更生的頂峰了。每秒運算能力只有300萬次/秒,另外雙機(jī)并聯(lián)模式也只有500萬次/秒,而且不用進(jìn)口部件不能穩(wěn)定量產(chǎn)。
我們先不說克雷巨型機(jī)1975年就1億次/秒,1979年美國解禁允許向中國出售微機(jī),INTEL的8086運算速度是800萬次/秒。
(注意以上都是只計算加法指令的情況下的數(shù)值)
真正的問題在這里:
中國自己制造的部件,停留在手工調(diào)校的直接接觸式光刻的作坊式生產(chǎn),“機(jī)器不行靠巧手回天”,已經(jīng)連量產(chǎn)百萬次水平的芯片都做不到,只能一年個位數(shù)的象征性產(chǎn)出。
后來干脆全部使用外國部件、中國自己設(shè)計制造,卻可以在1983年造出銀河億次計算機(jī)。(雖然剛剛過了1億次/秒,注意是真1億次浮點,氣象、地質(zhì)、核物理等等高端領(lǐng)域都需要浮點性能,不是只要加法器湊數(shù)就行的)。
雖然那時候美國已經(jīng)在量產(chǎn)5億次浮點速度的克雷巨型機(jī)了,但是中國至少證明了自己拋開基礎(chǔ)芯片工業(yè)水平,本身的系統(tǒng)設(shè)計水平并不低。銀河億次計算機(jī)能夠勉強滿足國防、科學(xué)、和工業(yè)生產(chǎn)需要。
克雷巨型機(jī)
但最大的打擊在于,龜兔賽跑中兔子并不會停下來睡大覺,當(dāng)80年代中期美國芯片巨頭們開始引入步進(jìn)掩膜***,引入計算機(jī)輔助布線設(shè)計、生產(chǎn)多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)的芯片的時候,中國發(fā)現(xiàn),山寨不出來不說,更可怕的是,看不懂了!
步進(jìn)曝光***,是基于工業(yè)體系的另外兩座皇冠(精密機(jī)床、精細(xì)化工)巔峰之作,對中國過去依靠科學(xué)家和頂級技工協(xié)助進(jìn)行實驗室手工仿制是致命打擊。工業(yè)水平的降維打擊,完全摧毀了中國企圖“機(jī)器不行、靠巧手回天”的可能性。
3
守得云開不一定能見到月明
為什么中科院計算機(jī)所的大規(guī)模集成電路組解散?
芯片行業(yè)的發(fā)展,芯片的生產(chǎn)過程,越來越集合了整個工業(yè)體系中的每一個工業(yè)門類的最高精尖成果。
芯片行業(yè)的發(fā)展再也不是初期那種,召集幾個有獻(xiàn)身精神的科學(xué)家,一組心靈手巧的頂級技工師傅,就可以磨時間磨出一兩塊還算不落后的芯片,對內(nèi)對外宣傳“中國也能行”了。磨再多力氣也手工不出來了,打腫臉充胖子也沒機(jī)會充下去了,那當(dāng)然不應(yīng)該把人力物力投入充面子都充不了的面子工程。
引入計算機(jī)輔助布線設(shè)計、生產(chǎn)多層互聯(lián)結(jié)構(gòu)的芯片,讓過去靠刨片子、抄布線,逆向?qū)W習(xí)知其然不知其所以然的路也走到盡頭了。當(dāng)你搞懂這一代芯片每一個部分起什么作用、為什么要這樣設(shè)計、要花的時間,人家已經(jīng)推陳出新拿出下下下代產(chǎn)品了,把你甩到不知道多少后面去了。
中國芯片設(shè)計后來是追趕上來了,但是知其然知其所以然,主要原因是美國自相殘殺太厲害。
中國第一牛逼的計算機(jī)神威系列(神威太湖之光拿了超算TOP1),靠的是什么?90年代末在計算機(jī)領(lǐng)域牛逼了幾十年的DEC因為經(jīng)營不善,破產(chǎn)了。而他們破產(chǎn)之前抱著跟大家(指IBM/INTEL)同歸于盡的想法,把技術(shù)上超級牛逼的Alpha 21164的全套資料給公開了!于是,申威一代又一代的學(xué)習(xí)、擴(kuò)展,吃透,以及青出于藍(lán)。
神威系列計算機(jī)
但說實話,DEC的巨巨們1992年推出Alpha系列時那個自信滿滿的25年產(chǎn)品生命周期的路線展望圖,也只是截止到2017年。申威靠自己的努力在2016年突破舊資料的格局,實現(xiàn)了吃透再進(jìn)化,進(jìn)入異構(gòu)眾核時代,是追上了大師的水平,但也還是得承認(rèn)我們和DEC那群牛逼的距離還是很大的。
天河一號用的飛騰系列,靠的是什么?SUN的Sparc系列經(jīng)營不善,破產(chǎn)之前把舊的各系列都給開源了。天河一號用的FT1000,在內(nèi)核結(jié)構(gòu)上就是SUN UltraSparc T2的開源數(shù)據(jù)的子孫后代。
SUN被Oracle收購以后繼續(xù)發(fā)展了兩代Sparc系列(T3/T4),沒開源。飛騰發(fā)現(xiàn)沒得抄了,于是干脆轉(zhuǎn)投ARM去了。飛騰/航天科工還有一個Sparc V8 32位系列的產(chǎn)品,對外叫天睿X-1000系,改走衛(wèi)星平臺專用路線,不過這個倒是還在發(fā)展。
天河一號
華為麒麟系列,就是基于ARM核授權(quán)。現(xiàn)在也還沒解決ARM核的知識問題,生產(chǎn)也依靠***省的臺積電代工廠。例如最新的麒麟970也還是ARM的Cortex-A73核。
而且說實話,中國芯片設(shè)計業(yè),有誰能不依靠美國那些芯片設(shè)計輔助軟件,包括軟件的布線數(shù)據(jù)庫?頂多是我們用的盜版不讓美國知道罷了。
華為麒麟芯片
龜兔賽跑,兔子不停下,烏龜不進(jìn)化,是永遠(yuǎn)也追不上的。但是當(dāng)兔子里某幾只自殺了,舍己為人幫烏龜點化了一下,烏龜知其然而且知其所以然的程度越高,進(jìn)化的程度也就越高,DEC公開的最徹底,申威系列也發(fā)展的最強。
就是現(xiàn)在***也趕不上,***里面的精密步進(jìn)、精準(zhǔn)光柵定位,都是直接從精密機(jī)床的技術(shù)轉(zhuǎn)化過來的,光源、掩膜,反射鏡,涉及如何生產(chǎn)精密光學(xué)產(chǎn)品的專用精密機(jī)床;光刻膠幾十種,全都是精細(xì)化工的頂級產(chǎn)品,中國剛剛才突破了幾十種里面的幾種。
不把數(shù)以百計的大坑都填平然后立起柱子來,你怎么發(fā)展芯片業(yè)?空中樓閣是建不了的。
還有些不明真相的奇葩前輩和不肯思考的奇葩后輩,每到這種事就跳出來硬說沒給科研投錢等等。去查一下就知道了,1985年科研三項經(jīng)費總額有262億好不好,比1975年的39億多了何止一點點?
業(yè)內(nèi)也談?wù)撨^這個問題,最后得出的結(jié)論挺沉痛的。就算當(dāng)初堅持下來,也只不過是多蹉跎十年,然后等張汝京來大陸創(chuàng)辦中芯國際的時候,除了帶來的那一百多***同胞作為可以打下手的骨干之外,我們也只有那么區(qū)區(qū)三五個人可以當(dāng)打下手骨干而已。
如果多堅持十年二十年能守得云開見月明,倒也有資格在今天吃后悔藥。問題是多蹉跎十年也只是有資格當(dāng)個打下手罷了,哪還輪得到吃后悔藥的?
4
結(jié)語
今天中國的問題恰恰不是“一個小小的芯片”,而是每年一萬多種、三十多億塊各種芯片的消費總和問題。
對于中國來說,一是都還沒有占到全球一半GDP,二是也沒有全球一半的科技人員,這就想一家吊打全球了?
幾十年前,全世界只有兩三億人口比我們窮,我們在全世界都是貧困的倒數(shù)國家。經(jīng)過四十年不懈努力,今天我們趕超上去了,讓四十億人從原本比我們富有,變成比我們窮,被我們踩在腳下了。但是,諸位想想,我們中國才吃幾天飽飯。
今天能在電腦、手機(jī)屏幕前吃飽了撐著扯淡,那也是過去四十年努力的結(jié)果,在這個唯物主義世界,你并沒有主角的命,也沒有一個作者大神來為主角保送世界巔峰。
今天,中國從山腳下已經(jīng)走到山峰上部,能夠趕超的國家已經(jīng)差不多都趕超了。上面都是發(fā)達(dá)了幾百年的老牌資本主義強國,我們還是需要加倍努力攀登,打敗他們,使中華民族屹立于世界民族之巔!
不要扯淡說后悔藥,編造出虛假的過去的榮光,意淫自己有主角的命運,妄想有輕松省力從山腳直接保送世界巔峰的捷徑。
最后,與天下諸同志勉之。
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原文標(biāo)題:中國明明知道芯片不行,幾十年前為什么不發(fā)展芯片?
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