为何中国明明知道芯片不行,几十年前为什么不发展芯片的原因

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芯片是工业体系的三座皇冠之一,而生产芯片是搭在另外两座皇冠(精密机床、精细化工)肩膀上才能崛起的皇冠。作者从70年代靠巧手回天发展的中国计算机工业说起,从点到面解释了为何中国明明知道芯片不行,几十年前为什么不发展芯片的原因。

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巧手回天的中国计算机工业

从1969年开始,国外DG NOVA系列生产了五万多台,而中国仿制NOVA系列一共生产了多少?大概一千多台。

从1971年开始,国外DEC PDP-11系列生产了二十多万台,中国仿制DEC PDP系列生产了多少?还不到二百台。

从1978年开始,IBM PC(INTEL 8080/8086CPU)生产了一百多万台和二百多万台。中国仿制的IBM PC(INTEL X86CPU)系列生产了多少?总共十几个型号大概三十多台。越是晚出的越先进的型号,我们产量得越少。

人家从几万到几十万到几百万的量产规模,而我们是从千到百到十的不断减少,从量产规模就越来越跟不上了。这个时候还要用个位数产量的面子工程讨论什么“并不落后”,“缩小到仅落后X年”,难道不是滑稽吗?

DEC PDP-11

到了80年代,通用芯片发展部门被砍掉的根本原因在于:美国从8080到80286的飞跃,所以我们当时连面子工程仿制的能力都没有了,更不用说仿制品量产替代进口了。

芯片是工业体系的三座皇冠之一,而生产芯片是搭在另外两座皇冠(精密机床、精细化工)肩膀上才能崛起的皇冠。

想一想中国的精密机床、精细化工都是什么时代才勉强追赶上世界第一梯队水平的?也就这几年而已。

70年代的中国计算机“工业”,还真有人相信神棍那些瞎编的什么“并不落后”,你知道是怎么一个“并不落后”法吗?“机器不行靠巧手回天”都维持不下去了。

2

被降维打击的工业水平

1979年,中国研制成功了一种完全由中国制造的大型计算机HDS-9,就已经是自力更生的顶峰了。每秒运算能力只有300万次/秒,另外双机并联模式也只有500万次/秒,而且不用进口部件不能稳定量产。

我们先不说克雷巨型机1975年就1亿次/秒,1979年美国解禁允许向中国出售微机,INTEL的8086运算速度是800万次/秒。

(注意以上都是只计算加法指令的情况下的数值)

真正的问题在这里:

中国自己制造的部件,停留在手工调校的直接接触式光刻的作坊式生产,“机器不行靠巧手回天”,已经连量产百万次水平的芯片都做不到,只能一年个位数的象征性产出。

后来干脆全部使用外国部件、中国自己设计制造,却可以在1983年造出银河亿次计算机。(虽然刚刚过了1亿次/秒,注意是真1亿次浮点,气象、地质、核物理等等高端领域都需要浮点性能,不是只要加法器凑数就行的)。

虽然那时候美国已经在量产5亿次浮点速度的克雷巨型机了,但是中国至少证明了自己抛开基础芯片工业水平,本身的系统设计水平并不低。银河亿次计算机能够勉强满足国防、科学、和工业生产需要。

克雷巨型机

但最大的打击在于,龟兔赛跑中兔子并不会停下来睡大觉,当80年代中期美国芯片巨头们开始引入步进掩膜光刻机,引入计算机辅助布线设计、生产多层互联结构的芯片的时候,中国发现,山寨不出来不说,更可怕的是,看不懂了!

步进曝光光刻机,是基于工业体系的另外两座皇冠(精密机床、精细化工)巅峰之作,对中国过去依靠科学家和顶级技工协助进行实验室手工仿制是致命打击。工业水平的降维打击,完全摧毁了中国企图“机器不行、靠巧手回天”的可能性。

3

守得云开不一定能见到月明

为什么中科院计算机所的大规模集成电路组解散?

芯片行业的发展,芯片的生产过程,越来越集合了整个工业体系中的每一个工业门类的最高精尖成果。

芯片行业的发展再也不是初期那种,召集几个有献身精神的科学家,一组心灵手巧的顶级技工师傅,就可以磨时间磨出一两块还算不落后的芯片,对内对外宣传“中国也能行”了。磨再多力气也手工不出来了,打肿脸充胖子也没机会充下去了,那当然不应该把人力物力投入充面子都充不了的面子工程。

引入计算机辅助布线设计、生产多层互联结构的芯片,让过去靠刨片子、抄布线,逆向学习知其然不知其所以然的路也走到尽头了。当你搞懂这一代芯片每一个部分起什么作用、为什么要这样设计、要花的时间,人家已经推陈出新拿出下下下代产品了,把你甩到不知道多少后面去了。

中国芯片设计后来是追赶上来了,但是知其然知其所以然,主要原因是美国自相残杀太厉害。

中国第一牛逼的计算机神威系列(神威太湖之光拿了超算TOP1),靠的是什么?90年代末在计算机领域牛逼了几十年的DEC因为经营不善,破产了。而他们破产之前抱着跟大家(指IBM/INTEL)同归于尽的想法,把技术上超级牛逼的Alpha 21164的全套资料给公开了!于是,申威一代又一代的学习、扩展,吃透,以及青出于蓝。

神威系列计算机

但说实话,DEC的巨巨们1992年推出Alpha系列时那个自信满满的25年产品生命周期的路线展望图,也只是截止到2017年。申威靠自己的努力在2016年突破旧资料的格局,实现了吃透再进化,进入异构众核时代,是追上了大师的水平,但也还是得承认我们和DEC那群牛逼的距离还是很大的。

天河一号用的飞腾系列,靠的是什么?SUN的Sparc系列经营不善,破产之前把旧的各系列都给开源了。天河一号用的FT1000,在内核结构上就是SUN UltraSparc T2的开源数据的子孙后代。

SUN被Oracle收购以后继续发展了两代Sparc系列(T3/T4),没开源。飞腾发现没得抄了,于是干脆转投ARM去了。飞腾/航天科工还有一个Sparc V8 32位系列的产品,对外叫天睿X-1000系,改走卫星平台专用路线,不过这个倒是还在发展。

天河一号

华为麒麟系列,就是基于ARM核授权。现在也还没解决ARM核的知识问题,生产也依靠***省的台积电代工厂。例如最新的麒麟970也还是ARM的Cortex-A73核。

而且说实话,中国芯片设计业,有谁能不依靠美国那些芯片设计辅助软件,包括软件的布线数据库?顶多是我们用的盗版不让美国知道罢了。

华为麒麟芯片

龟兔赛跑,兔子不停下,乌龟不进化,是永远也追不上的。但是当兔子里某几只自杀了,舍己为人帮乌龟点化了一下,乌龟知其然而且知其所以然的程度越高,进化的程度也就越高,DEC公开的最彻底,申威系列也发展的最强。

就是现在光刻机也赶不上,光刻机里面的精密步进、精准光栅定位,都是直接从精密机床的技术转化过来的,光源、掩膜,反射镜,涉及如何生产精密光学产品的专用精密机床;光刻胶几十种,全都是精细化工的顶级产品,中国刚刚才突破了几十种里面的几种。

不把数以百计的大坑都填平然后立起柱子来,你怎么发展芯片业?空中楼阁是建不了的。

还有些不明真相的奇葩前辈和不肯思考的奇葩后辈,每到这种事就跳出来硬说没给科研投钱等等。去查一下就知道了,1985年科研三项经费总额有262亿好不好,比1975年的39亿多了何止一点点?

业内也谈论过这个问题,最后得出的结论挺沉痛的。就算当初坚持下来,也只不过是多蹉跎十年,然后等张汝京来大陆创办中芯国际的时候,除了带来的那一百多***同胞作为可以打下手的骨干之外,我们也只有那么区区三五个人可以当打下手骨干而已。

如果多坚持十年二十年能守得云开见月明,倒也有资格在今天吃后悔药。问题是多蹉跎十年也只是有资格当个打下手罢了,哪还轮得到吃后悔药的?

4

结语

今天中国的问题恰恰不是“一个小小的芯片”,而是每年一万多种、三十多亿块各种芯片的消费总和问题。

对于中国来说,一是都还没有占到全球一半GDP,二是也没有全球一半的科技人员,这就想一家吊打全球了?

几十年前,全世界只有两三亿人口比我们穷,我们在全世界都是贫困的倒数国家。经过四十年不懈努力,今天我们赶超上去了,让四十亿人从原本比我们富有,变成比我们穷,被我们踩在脚下了。但是,诸位想想,我们中国才吃几天饱饭。

今天能在电脑、手机屏幕前吃饱了撑着扯淡,那也是过去四十年努力的结果,在这个唯物主义世界,你并没有主角的命,也没有一个作者大神来为主角保送世界巅峰。

今天,中国从山脚下已经走到山峰上部,能够赶超的国家已经差不多都赶超了。上面都是发达了几百年的老牌资本主义强国,我们还是需要加倍努力攀登,打败他们,使中华民族屹立于世界民族之巅!

不要扯淡说后悔药,编造出虚假的过去的荣光,意淫自己有主角的命运,妄想有轻松省力从山脚直接保送世界巅峰的捷径。

最后,与天下诸同志勉之。

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