“下海潮”前中国半导体追赶国外先进技术的过程

李倩 发表于 2018-10-16 10:45:16 收藏 已收藏
赞(1) •  评论(0

“下海潮”前中国半导体追赶国外先进技术的过程

李倩 发表于 2018-10-16 10:45:16

中国半导体人从来没有停止探索自动化生产,提高效率方法的脚步。技术是不可能一步登天的,没有迭代的过程,难道是上帝直接把研发能力和技术赐给我们么?作者详细说明了早期我国半导体工业发展规划,为我们还原了“下海潮”前中国半导体追赶国外先进技术的过程。

1

高瞻远瞩的发展计划

其实中国的半导体计算机工业起步是比较早的,并不是某些媒体人说的90年代或者21世纪才起步。

在1956年的《1956~1967年科学技术发展远景规划纲要》就把半导体和计算机技术列入,并最终成功按照计划完成相应的发展任务。

以下为原文摘录:

第40项:半导体技术的建立

首先保证尽速地掌握各种已有广泛用途的半导体材料和器件的制备技术,同时进行与制备技术密切联系的研究工作,在这基础上逐步开展更基本而更深入的研究,以扩大半导体技术的应用范围及创造新型器件。

在开始阶段,解决锗的原材料和提纯问题,以及掌握和发展锗和硅电子学器件的制造和应用技术是本任务的首要工作。

希望一、二年内能掌握制造纯锗单晶体的方法以及实验室内制造几种放大器的工艺过程。

二、三年后开始大量生产各种类型的锗的器件。其他如光电和热电器件、发光和磁性材料以及铁电体等问题都应当首先掌握并改进已有的制备技术,然后逐步深入研究。

计划在十二年内不仅可以制备和改进各种半导体器材,创造新型器件,并扩大它们的应用范围;而且在半导体的基本性质与新材料的研究上都展开系统的和广泛的工作。

第41项:计算技术的建立

本任务必电子计算机的设计制造与运用为主要内容。

一、二年内,首先着重于快速通用数字电子计算机的设计与制造,从中掌握各种电子计算机的基本技术与运用方法,以建立计算技术的基础。

二、三年内,开始掌握专用电子计算机的设计与制造,进而根据需要研究制造各种专用计算机。关于利用电子计算机进行自动翻译的工作,首先由语言学家与数学家协同研究翻译中字汇范围和文句结构,并编制运算程序,然后进行实际操作的研究。

此外,有关计算机技术的数学问题,如程序设计与近似计算方法等,也包括在本任务之内(关于模拟计算机以及穿孔式及检式计算机的制造问题,已列入第54项任务内)。

摘录来自:《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要(修正草案)》

事实上,我认为这篇纲要在今天仍然有很重要的参考意义,一份高瞻远瞩的发展规划,这篇可堪称模板。

在以这篇纲要为基础的一系列规划下,中国的半导体计算机产业开始稳步快速的发展,一个独立自主完整的产业链逐渐形成。

在短短的25年发展中,中国的半导体产业取得的成就不可谓不高,我们的两弹一星,核潜艇等发展是离不开半导体计算产业的支持。

而中国跟世界最先进水平的差距也在这25年发展中大幅的拉近,1980年左右是中国的巅峰。比如,中国在1979年仿制出8080。同样的一件事,苏联完成仿制在1986年,西德完成仿制在1980年,而且比韩国和台湾都要领先很多。

再后来,能买得到而且又便宜,那为什么要自己研发?当时中国都下海发展商业,搞自主研发半导体并不容易赚钱,半导体产品都能进口得到。

某些人错误地认为,我说的仿制8080是把四个电路板凑在一起。希望这些人不要不加考证的拾人牙慧,也不要把DSJ-051张冠李戴了。

DSJ-052上使用的5g8080是单片芯片

同样也是1979年开发完成

此处可见,用多片实现8080微机其实主要是为了拓展改进。从而达到原版8080不能达到的功能。

2

不可思议的科研成果

可能中国在1979年仿制出8080很难让人相信,毕竟这跟我们平时的直觉差距太大了。但直到我更详细的查询的时候,发现更难让人相信的东西还有更多。

这是1979年中国上海产的JKG-2光刻机:

值得注意的是,此系列光刻机如今仍在市场销售,JKG-3型光刻机是1981年研制成功的,此后研发停止。

而且当时中国能研发制造成系列光刻机的不只是一个地方,仅仅本人查到的,至少有三个。

1979年1445所研发的gk-4光刻机:

值得注意的是1978年出品的英特尔8086CPU的制程是3微米。对应的是光刻机的曝光最细条宽(又称为分辨率)性能。

1982年科学院109厂的KHA-75-1光刻机:

这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的Canon相比最多也就不到4年,而且从JKG系列至今仍再销售的情况来看,都具有不错的使用价值。

还有比如1979年的电子表和袖珍计算器:

了解电子历史的都应该清楚,电子表和袖珍计算器这些东西,在七十年代末八十年代初,无论在国际上还是在国内都是相当前卫和先进的产品。

另外还有1981年的16万像素的CCD,这可是数码相机的基础啊,在当时绝对的高精尖。

5G8080为中国于1979年仿制8080的CPU型号:

1979年仿制的8080微机

以上几个仅仅是我查阅资料摘选出来的冰山一角,选择了几个比较有代表性的,一般人比较关注的成果展示出来。

另外制造芯片的一些关键设备,比如离子注入机,离子束干式刻蚀机(就是对应现在媒体经常渲染的中微5nm刻蚀机同类型设备),高倍率透射式电子显微镜,扫描式电子显微镜,内存芯片电路,COMS集成电路等更多的成果没有在这里详细展示。想详细了解的大家可翻阅资料。

3

错失迭代,令人惋惜

从很多资料可以了解到,当时中国的半导体产业在绝大多数领域虽然并未能超越当时的“外国”最先进水平,但差距都不大。

更为重要的是,半导体产业的自主度非常高,从材料到各种制造设备到半成品到成品,基本都是靠国内供应链满足的,基本不依赖进口的设备。

也就是可以理解成,中国在当时以是以一国之力“pk国外”,以一国的供应链去追赶整个西方发达国家联盟的供应链。要知道,美国当时的英特尔用的也是日本的光刻机。

从这些学术资料的措辞来看,科研人员表现的非常谦虚(如下图)。虽然从数字上看,4K和64K的差距不小,但考虑到国外的4K RAM是1972年问世,16K RAM是1975年问世,实际上差距是在7年左右,某些媒体人称这个为“还有不少差距”,可以说是很实事求是了。

实际上到了第二年,也就是1980年,王守武院士就因“16K位MOS动态随机存贮器”的研制成功,获中国科学院重大科技成果奖一等奖,这时差距已经缩小到5年了。

这就明确表示了,研制就是为了量产考虑的,是有意识的提高成品率、可靠性、稳定性,不是一些人认为的就为了造个试验品而去完成政治任务。

在这里想阐述常见的几个逻辑谬误:

1、有一些人靠自己的直觉思考问题,用90年代、00年代科技落后的案例来反推出80年代不可能有当时那么高的科技水平。且不说这些案例领域常常跟对比的领域有没有什么关系。

就从最基础的逻辑思考上讲都有巨大的漏洞,这种逻辑等于默认了一个国家或地区的各项工业水平,必定是随着时间进步而不可能倒退为前提。但这个前提条件完全经不起推敲,苏联到独联体,乌克兰,俄罗斯等就是一个最典型的例子。一个国家或地区完全有可能出现某些工业门类倒退的情况。

2、一些人依靠对中国过去某段历史的固有印象,难以接受这种科技与印象的巨大反差,常常臆测科技成果都是靠“举国之力”、“不惜成本”、“只能在实验室做,不能量产”来使其跟自己的直觉印象观念兼容。

但我认为,研究历史就应该以事实为依据,以当时的文献资料来研究,不能靠脑补研究,甚至用脑补去推翻可靠的资料,要质疑首先就要了解研究,研究的比其他人透彻才能质疑。我们研究农政全书,齐民要术等古籍怎么就不脑补他们“举国之力”、“不惜成本”、“只能在实验室做,不能量产”呢。具体问题具体分析,实事求是才是研究问题的基本原则。

3、还有一些人说“既然当时中国的科技都像文献里说的那么好,怎么后来还引进外国技术呢?因为我们后来引进外国技术,所以可以证明当时的中国科技不行,文献里都是假的。”

只能说这是种明显的倒果为因的逻辑谬误。有人以当时中国半导体产业良率不高,规模小,成本高为由否定中国当时的半导体产业,我对此表示理解。这是一个主观的判断问题,我们不能否认中国半导体产业规模和市场化程度与外国的差距,但当这个差距存在的时候,我们应该如何正确对待这个差距,需要我们自己理智的判断。

不同的立场的人的判断当然就不一样,对使用单位来说,当然是直接引进外国最好最便宜的产品最实际,国内的上游产业链的死活并不影响最终客户。

而对于上游研制单位来说,立场则完全相反。因此我们在阅读文献资料的时候,最好要考虑利益关系的影响。良率和规模是判断工业水平的因素,但不是唯一因素,如前面所说,我们当时都是直接跟“外国”最高水平做对比的,差距也是相对世界最高水平而言有差距。

必须要注意,当我们在说规模的时候,我们对比的对象是整个西方发达国家联盟,需求方面也是整个发达国家以及第三世界市场的需求,而当时中国的整体本身发达程度和财富体量远不如西方发达国家联盟,这种绝对数量的对比本来就并不科学,即使加入了良率和规模这两个因素,也不能否定当时中国半导体工业水平较为先进,产业链完整的事实。

一些人仅以规模和良率就判断当时中国半导体水平“落后于世界”,我建议更改措辞。除非能例举出,有超过当时半数国家,并且比中国半导体水平先进的国家或政体的例子。

比美国和日本落后≠落后于世界,即便在今天,领先于中国半导体水平的国家和政体也不仅美国和日本,也不能说中国半导体产业“落后于世界”。

什么能称为“落后于世界”,举个例子,中国男子足球。毕竟“能不能”才是最重要的,1到100远不如0到1重要,这也是为什么诺贝尔科学奖总是只奖励那个从0到1的人。

而一些人没有理由的黑作坊式低产量生产,生产力水平本来就不是一蹴而就的,生产力水平往往建立在技术以外的因素上。没有足够的资本,如何有足够的原料完成大规模生产?巧妇如何为无米之炊?西方国家体系难道能够不依靠对第三国家的资源剥削完成大规模生产?生产资料都是凭空创造的?

首先我就坚决反对所谓“手动”“作坊式”生产是阻碍产量的主要因素,难道Intel造4004,8080的时候有比中国1980年更先进,更“自动化”的光刻机?一家工厂,没有资金,生产设备再先进,能生产什么出来?

况且中国半导体人当时从来没有停止探索自动化生产,提高效率方法的脚步。总有人以为,技术都是可以一步登天的,只需要吃几个馒头就能饱了,没有迭代的过程,难道是上帝直接把研发能力和技术赐给我们么?

我个人认为技术问题应该归技术处理,良率可以通过迭代解决,规模问题主要通过逐渐适应市场化解决。但由于复杂的原因当时并没有给国内企业逐渐适应市场化和迭代的机会。

4

我们应该正确看待历史

对于差距,有些人认为落后就应该放弃整个产业链,而有些人认为应该有条件的保护扶持,这是个人不同的观点,与基本事实无关。其实类似的问题今天仍然存在,由于半导体产业赢者通吃的特性,我们的规模和良率在今天跟外国比相对性能有更明显的差距。

比如中芯国际的28nm良率就在很长一段时间内都得不到解决,与国外相同制程有较大差距,导致没有客户愿意用28nm流片,我们选择的做法并没有抛弃中芯国际,而是通过对高通的反垄断,逼迫高通的低端芯片选择中芯国际28nm流片(因为单个芯片面积小,良率低的问题影响没那么大),从而维持了中芯国际的28nm生产线,支撑了中芯国际向更高的制程进军。

包括很多其他的半导体产业也是类似,当我们说40年前我们存在规模和良率有差距问题的时候,不代表今天这个问题就不存在或者程度降低了。

至于有些人认为一个国家发展就必须从最低端的产业做起,一步一步向上爬,不能高端产业一起发展,在一定时间内,为了发展低端产业可以放弃高端产业。而有人认为能够做到高中低端产业一起发展,并且更好。

这些事情也得具体问题具体分析,我们的宣传口径一直在强调我们的“后发优势”,我们更应该充分客观的认识到,不是所有的技术产业都是后发优势大于先发优势的,应该说,更多的产业是先发优势远远大于后发优势的。

上述的两种争论本质上跟当年联想柳传志和倪光南对“贸工计”和“技工贸”的争端如出一辙。也可以说柳传志和倪光南之争其实就是当年历史转折点,中国国内思想氛围的缩影。

到底是柳传志对还是倪光南对,这都是个人的观点。当年联想选择了贸工技的道路而华为选择了技工贸,时至今日这两家公司已经分别成为了两种路线的典型代表。

但相比这种争论谁对谁错更为重要的是,现在大多数媒体在谈论中国半导体产业的时候,都刻意回避了中国上世纪八十年代前的发展历程,只是说中国此前是“一片空白”。

这种不客观和选择性的报道都没有让最广大的人民群众,获得正确和客观的知识并做出合理的判断。无论如何,这些尘封已久,很长一段时间都远离主流宣传媒体的一些资料能够重新公布到人们的面前,并且引起讨论,这本身就有非常重大的积极意义。

我非常理解一些人因为对中国过去某段历史的固有印象,难以接受这种科技与印象的巨大反差,从而质疑这些与自己观念不兼容的资料的真实性。

其实从研究历史的角度,我们应该欢迎合理的质疑,但我们更应该学术化的,有理有据,具体地质疑。不要空口说白话或者搬出某个人说过的话就企图能证伪这些海量的学术资料。

由于正面的资料实在是太多了,知网上就可以搜到很多,而且相互印证、互相引用。每一篇论文都有名有姓,有工作单位,不少人都还活着甚至身居院士,这些成果本身大多数都获得国家级大奖,因此从学术层面证伪我认为是难度很大的事情。

当然,我坚决捍卫单方面的无理由无条件的不相信的权利,毕竟一个人自己的心理观念是自己做主的。

我想宣传下为我们国家半导体事业做出巨大贡献的一些开拓者们:林兰英、王守武、黄敞、成众志、王阳元、许居衍等等。

我希望让更多的人知道并铭记,这些为中国半导体产业开拓奠基的人,以及他们的努力,这些人和这些事都是值得我们所有人敬佩的。

赞(1)

收藏

相关话题
文章来源专栏
+关注

评论(0)

加载更多评论

参与评论

分享到

QQ空间 QQ好友 微博
取消