大話：芯片知多少？

關(guān)注、星標(biāo)公眾號，直達(dá)精彩內(nèi)容

春花秋月何時了？

芯片知多少

引子

2017 年 3 月，中興通訊因被指控違反規(guī)定，同意接受了 11.9 億美元的罰款

2018 年 4 月 16 日，米國商務(wù)部發(fā)布公告，未來 7 年內(nèi)禁止中興通訊向美國企業(yè)購買敏感產(chǎn)品

隨即中興基本進(jìn)入休克狀態(tài)，因為通信設(shè)備中最主要的元器件 芯片，基本依賴進(jìn)口

最后，在美國深度干涉下，中興不得不重組董事會，開除部分指定高管，并賠償 4 億美金保證金

華為進(jìn)入制裁名單后，勢頭正盛的榮耀品牌只能被賣掉易主，別無選擇

近幾年，美國對外的制裁名單不斷的拉長，受限的外國企業(yè)數(shù)量不斷增加

芯片—成為美國手中最有效地制裁大棒

芯片的作用很大，因此大棒的威力很大，因此被打的受傷很深

芯片到底個什么東東呢？

本文將一探究竟

前世今生

20 世紀(jì)的兩次世界大戰(zhàn)，把全世界拖入水深火熱中，各國打的不可開交時

美利堅如同伊甸園，巧妙的成為少有的沒有受戰(zhàn)爭洗禮的凈土

世界在打打鬧鬧，好生熱鬧，米國人也并非六根清凈

閑著沒事干的山姆大叔，戴上眼鏡開始搞科學(xué)研究

經(jīng)過幾十年的蟄伏研究，到 40、50 年代，米國已經(jīng)逐漸占據(jù)全球科技和高端產(chǎn)業(yè)的頂端了

第二次大戰(zhàn)以后，在大家忙著重建家園的檔口，山姆大叔家憑借戰(zhàn)爭期間匯聚的大量 頂尖人才、戰(zhàn)爭收益

通過完備的 科研體系 和 工業(yè)生產(chǎn)鏈條，孵化出一個又一個堪稱劃時代的產(chǎn)品

芯片便是其中之一，而且成為后世影響最大的產(chǎn)品

手指上的這個小家伙，如今支撐起全球上萬億美元電子設(shè)備市場，被米國作為大國博弈的 “鎖喉技”

這個指甲大小的面積上封裝數(shù)十億個晶體管

一個針尖上就能放下數(shù)千萬到上億個管子

果真，神一般的存在

半導(dǎo)體征程

從開頭往后捯

直接上圖，下面這張圖是世界上第一臺通用的電子管計算機(jī)，名曰：埃尼阿克

直接說吧，壯不壯觀？

列列數(shù)據(jù)，更不可思議

這貨重量達(dá) 30 多噸，占地面積 170 多平方米

由 18000 只電子管，成千上萬個二極管、電阻器等元器件組成，內(nèi)部電路的焊接點多達(dá) 50 萬個

耗電量據(jù)說超過 180 千瓦小時，此貨一開，全鎮(zhèn)停電，這影響力夠大吧

更要命的平均每隔 15 分鐘燒壞一只電子管，每隔 15 分鐘就得停工檢修

工程師不是張翼德，于數(shù)萬器件中找那個壞的，也真不是探囊取物

往往一查幾天時間就過去了

頗有點 充電好幾天，工作一刻鐘 的意思

看來萬物不管日后多牛 X , 起步的時候都 LOW 的很

于是乎，就有人跳出來改進(jìn)了

中間這位小哥，大名肖克力，號稱 “晶體管之父”，大約也就 30 來歲，加班加的直接干禿頂了

看來 996 不是如今互聯(lián)網(wǎng)的新詞，禿頂也是個泊來品

經(jīng)過不懈的努力研究，肖大師發(fā)明了下面這個東東

三根腳像個小燈珠，但影響卻遠(yuǎn)勝過燈泡

直到現(xiàn)在，此 “三腳先生” 依然是模、數(shù)電路課程中的主角

也得益于此肖先生，上面那個占地 170 平的龐然大物得以減肥成功

發(fā)明了這么個東東，只是把原材料備好了

真正烹小鮮的大師傅們還沒有開始登場

古人云：“治大國如烹小鮮”

造芯片當(dāng)然概莫能外，也是一步一步的往前走的

第一位大廚，大名：杰克-基爾比，江湖號稱：集成威龍

這深沉的小眼神，專注的小神情，配得上這名號

據(jù)說基爾比剛開始參加工作時，沒有年假，當(dāng)其他老同事都去度假了，他只能留守公司

一天午睡醒來，實在沒事可做，瞅了一眼實驗臺上的元器件，元器件們也瞅了一眼基爾比先生

算是相識了

然后，這個剛畢業(yè)的青年開始 “騷操作” 了， 突發(fā)奇想，把幾個電子元器件用電烙鐵焊到一塊，會怎么樣？

一個月后，當(dāng)同事們度假回來了，青年的這波操作也算是成功了

在一塊板上集成了好幾顆鍺晶體管，性能還算不錯

這就是集成電路的啟程之源

很滑稽，很好玩

突然想起初中學(xué)拋物線時，一哥們指著尿出的弧線，大喜，原來拋物線可以這樣畫出來

有點異曲同工

集成概念一出，第二位神廚隨即出現(xiàn)了，名曰：羅伯特·諾伊斯，江湖號稱：硅霸王

帥氣的外表下面，有一顆優(yōu)秀的心，后續(xù)他的一系列開掛的人生值得大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)

后面再談

是他，發(fā)明了硅材料的集成 電路，是他，是他，就是他

這是一個開創(chuàng)一個時代的創(chuàng)舉

不知道 “硅谷” 的由來，與之有沒有關(guān)系，大概是有關(guān)系的

這時候上面那個禿頂青年發(fā)現(xiàn)外面的世界這么精彩，也耐不住寂寞了

不甘心 “一個人、一把椅子、一個實驗室”，開始往外看了

于是乎，肖先生成立了一個 “半導(dǎo)體中心”，號稱建立晶體管帝國，因此，真正的主角開始紛紛登場

這八個青年從各地慕名而來，都準(zhǔn)備著為了芯片事業(yè)成為禿頂先生

大家在一塊摸打滾爬，經(jīng)過一段時間的努力，估計蜜月都還沒過完呢

無奈肖先生能發(fā)明晶體管，但不擅長管理團(tuán)隊，是個合格的工程師，但不是個合格的項目經(jīng)理

八大仙人很快就背叛了肖先生的半導(dǎo)體中心，這令肖先生很是生氣，于是送了他們一個雅號 “八大叛徒”

八大仙人也很無辜，跟著你難以發(fā)揮自身的價值，只能借口：由于個人職業(yè)規(guī)劃的原因，離開了

后來這八個大仙團(tuán)入到了一個攝影小公司，經(jīng)過他們的神操作改造

硬是把這個以攝影為主業(yè)的小店面搞成了以生產(chǎn)芯片為主營業(yè)務(wù)的大公司

這個小攝影公司發(fā)展成為了半導(dǎo)體之祖，也就是 “仙童”

據(jù)說硅谷就是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

從八大仙的角度來講，平臺還真是很重要

如果繼續(xù)在中心，只能天天找別扭，估計干不出什么像樣的事

找了個朝陽的小平臺，就好像汽車上安裝了個火箭的發(fā)動機(jī)，飛速搞起來了

后來，大仙們的能量不斷發(fā)酵，一個仙童已經(jīng) 無法容納下這么大的能量了

于是乎，八大仙開始分封到各地，逐漸成為獨擋一面的諸侯

• 帥氣的諾伊斯 和 摩爾， 成立了大名頂頂?shù)挠⑻貭?/strong>

• 杰里-桑德斯成為了AMD

• 鮑勃-韋勒和查爾斯進(jìn)入了體制內(nèi)，進(jìn)入國家隊——國家半導(dǎo)體公司

上面這個 摩爾， 就是發(fā)明半導(dǎo)體界第一定律的那個 摩爾

看來誰都不可能隨隨便便成功，有硬貨是成功的必要條件

至此，半導(dǎo)體界的格局基本形成了，母體-仙童完成了孵化升級

后來的另一個大神，喬布斯評價：仙童半導(dǎo)體公司就像個成熟了的蒲公英，你一吹它，這種創(chuàng)業(yè)精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚了。

這么多牛 X 的人物其實一直在圍繞著這個小東西作文章，而且付出了畢生的心血

真是物貴不在其大，而在其精啊

有點像一位大師說過的：大學(xué)不在于造大樓，而在于造大師

包子有肉還真不在褶上

無處不在的芯片

手指上的那個小東西，經(jīng)過一代又一代的發(fā)展迭代

不斷往信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)滲透，到目前為止，這小東西獨自支撐起 "高、精、尖" 科技的大半個江山

它的身影可以在各行各業(yè)可見，關(guān)鍵的是還不可替代

在上面的這些行業(yè)里，只要這小家伙一罷工，基本整個行業(yè)就得停工

這和人的價值是一樣一樣的，當(dāng)你成長為不可替代的存在時，你的價值才真正的開始體現(xiàn)出來

手機(jī)基本人手一部了，甚至多部，在這個家伙里面承載著數(shù)十顆芯片

基帶信息處理的芯片、射頻鏈路的芯片、電源控制芯片、圖像處理芯片等等等等

一切的應(yīng)用 APP 都離不了芯片的處理，只要手機(jī)開機(jī)就必須得有芯片的運行

否則，手機(jī)連一個電話都打不出去

這個捆綁夠緊密的吧

前面那個占地 170 平方的大家伙如今已經(jīng)成功瘦身為小巧玲瓏的本本

在這個本子里有比手機(jī)更多、更精密的芯片模塊

每天與我們打交道的計算機(jī)可以說是世界上少有的精密設(shè)備了

一個 CPU 的制造就要經(jīng)過數(shù)百道精密工序，那真不是有力氣就能夠造出來的

最主要的部件還是 芯片

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，很難想象沒有數(shù)控機(jī)床的工廠是怎么樣完成生產(chǎn)的

這每臺大家伙里，最最重要的其實就是里面的那幾顆控制芯片

在那幾顆芯片的指令下，機(jī)床才能夠順利地準(zhǔn)確切割和精確組裝

芯片在汽車行業(yè)的作用就更加突顯了

今年以來，受限芯片生產(chǎn)企業(yè)的出貨量變少，汽車行業(yè)的產(chǎn)量被極大縮水

有的汽車居然開始漲價了，這真是個黑天鵝事件

有的車企甚至因為缺芯而停產(chǎn)了，漲價也買不到

看來發(fā)動機(jī)再好也沒用，沒有這小東西，發(fā)動機(jī)也得乖乖的熄火

沒有那顆小東西，相關(guān)的行業(yè)就得停產(chǎn)

這句最土的話，卻概括了它最大的價值

芯片，已經(jīng)走進(jìn)人們生活的方方面面，從工業(yè)生產(chǎn)、交通、生活，無處不在，而又無所不能

電視機(jī)上也有那么數(shù)顆芯片，控制著高精畫面和高保真語音

沒有芯片的支持，電視就只能黑屏

冰箱的溫控和自適應(yīng)調(diào)溫，電源控制模塊也是在芯片的指令下工作的

上面這位也是一樣的，越來越智能的背后，都是芯片在幫人們思考和決策

哪有歲月靜好，只不過有人在替你負(fù)重前行

把衣服往里面一扔就完事了，其實在背后是芯片在幫你決策什么衣物洗的程度、洗的時間、洗衣液的數(shù)量等

就連吃飯的家伙也是受芯片支配的，你選擇不同的功能時

是芯片讀懂了你的意思，然后以指令的方式指導(dǎo)著電磁爐按照你的意思工作

沒有芯片，恐怕你是無法和電磁爐直接對話的

它也就不可能按照你的意思提供適應(yīng)的溫度

每個成形的設(shè)備里面都有幾顆、十幾顆、幾十上百顆這樣的東西

在有條不紊地極速的處理著一系列的 “0-1”，然后從這些數(shù)據(jù)流中讀懂人們的意圖

再把人們的意思轉(zhuǎn)換成指令，來和設(shè)備交流

正是它的無處不在，又不可替代，成就了它獨一無二的價值

差距何在

談到差距，先從芯片的生產(chǎn)說起

那一顆毫無重量的重量級芯片居然脫胎于一堆散沙

想不到吧

看似不起眼的東東，在經(jīng)過精心打磨后也能價值非凡的

先通過特殊手段把沙子提純，也就是去糟取精的過程

取精到什么程度呢？

硅的含量得99.9999。。。%以上

反正是越純越好，就這一步基本就沒有幾家能做了，PK 掉大部分公司

然后再用提純后的硅去作晶圓，然后就是下面的這一系列操作了

專業(yè)性太強(qiáng)，這里不大話了，只要知道這個過程很雕，世界上沒幾個公司能干就 OK 了

反正目前在制造芯片上，我大中華還差一些意思

被 “卡脖子”制裁的就是在這個環(huán)節(jié)上，因為我們搞不了，這就是我們的七寸

被別人拿捏的死死的

當(dāng)然大中華的芯片設(shè)計能力還是不錯的

有點紙上談兵的感覺呢

經(jīng)過上面的這一系列的處理過程，路才算走了一半，也就是剛打完了地基

然后，就是在這個地基上蓋房子了，芯片內(nèi)部的三維模樣，像不像個建設(shè)中的宮殿？

每一個梁子，每一道溝都是經(jīng)過精心設(shè)計并論證了的

這只是一個簡要的示意圖，真實的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比這個復(fù)雜

想象在指甲大小的薄片上，蓋成千上萬座故宮會是什么樣子，其復(fù)雜程度可想而知了吧

后面還需要一系列的神操作，才能成為下面的這個樣子，只有成這個樣子了，通電才能處理數(shù)據(jù)

把上面的這家伙再和其他的元器件連起來就形成下面的電路板子了

也就是我們拆開設(shè)備后能看到的樣子

芯片就是站 C 位的最亮的那顆星

板子上幾乎所有的模塊都與這顆最亮的星鏈接著，形成一條條高速公路

看著和每個芯片鏈接的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

是不是有種 “條條大路通羅馬” 的感覺

芯片就是這個羅馬城堡，是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，功能上類似于每個人的大腦

再回到對 “羅馬” 的制造過程

對 C 位主角的制造過程精密而復(fù)雜，多達(dá)幾百道工序，其中最重要的一道工序就是下面這個工具-光刻機(jī)完成的

芯片一般人造不了，制造芯片的工具，一般人更造不了

ASML 這個荷蘭公司以造這玩意為生，每年不多造、也造不出來，太復(fù)雜了，一年十幾臺完事

想買的人排了老長的隊伍了，關(guān)鍵是有些連排隊的資格都沒有，因為被限制了

中芯國際訂購了一臺價值 1.2 億美元 的極紫外光刻機(jī)

這幾乎相當(dāng)于這家中國大陸最大的芯片加工企業(yè) 2017 年的全年利潤了

而且這還只是買了個人家不用了的，更先進(jìn)的，我們是買不到的

在米國的安排下，我們是連排隊打飯的資格都沒有的

可以認(rèn)為，就是像光刻機(jī)類似的生產(chǎn)工具，嚴(yán)重制約了我們的芯片產(chǎn)業(yè)

進(jìn)而制約著我國高新興、高精尖的信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

外國拿這些工具性的東東，死死的卡位，我們就死死的動彈不了

經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域受到極大的影響

毫不夸張的講，在高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，我們是處于極為被動的位置

再往深處想一想，像航天、網(wǎng)絡(luò)完全、軍事這樣的領(lǐng)域

一旦也被外國類似的操作卡位了，我們的危險系數(shù)會變得多大？

細(xì)思極恐

所以，在高科技這條路上，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)

總書記多次提到，一定要重視自主研發(fā)，創(chuàng)新不問出身

因為核心技術(shù)是買不來的，更是化緣化不來的，只能由自己切實的搞研發(fā)去掌握

能引起總書記重視的問題，不可謂不大了吧

這就是芯片問題的本質(zhì)和我們的處境，以及我國研發(fā)核心技術(shù)的志向

前方的路

大中華正處于 “缺心少魂” 的被動處境中，也就是硬件、軟件均處于弱勢 的狀態(tài)

• 硬件缺心：缺少芯片的生產(chǎn)制造能力

• 軟件少魂：缺少通用及專用操作系統(tǒng)

中國生產(chǎn)全世界 80% 以上的手機(jī)，90% 以上的電腦

能量不可謂不大，但也僅僅是 “代工”，利潤薄的幾乎透明， 仍然是幾億件襯衫的利潤換一架飛機(jī)的狀態(tài)

從計算機(jī)角度來講，主流設(shè)備還是以英特爾的 ARM 結(jié)構(gòu)為主的硬件框架 以微軟為主的 Windows系統(tǒng)搭配的 Wintel 架構(gòu)

雖然幾乎全世界的電腦都由中國生產(chǎn)，但是在這兩個核心技術(shù)面，大中華沒有絲毫發(fā)言權(quán)

不掌握核心技術(shù)，只能是處于利潤的最低端

一部手機(jī)中最關(guān)鍵的核心部件也基本是進(jìn)口來的，我們作為組裝的角色

5G 通信系統(tǒng)，中國在世界上的話語權(quán)越來越大，不管是民用通信、還是工業(yè)互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，都取得了突破性進(jìn)展

但是核心部件的缺失和軟件系統(tǒng) 的不成熟，仍然導(dǎo)致我們無法建立起產(chǎn)業(yè)生態(tài)

因為，中間這顆東西仍然是處于和西方隔幾代的差距

總結(jié)起來，根本問題在于：

1. 基礎(chǔ)理論研究較西方更落后，以前我們更擅長于照貓畫虎的引用過來，作山寨，學(xué)標(biāo)不學(xué)本不可持續(xù)

2. 缺乏持續(xù)的用力。類似于芯片是投資多、周期長、風(fēng)險大的產(chǎn)業(yè)，看不到及時的回報，就喪失了繼續(xù)投入的動力

3. 關(guān)鍵性創(chuàng)新人才的缺失。沒有形成完備的創(chuàng)新體系，沒有大量的創(chuàng)新型人才。因此，只作從 1 到 2 的修補(bǔ)工作，少有作從 0 ?到 1 的開創(chuàng)工作

4. 開源不夠，思路閉塞。開源才能煥發(fā)大眾的創(chuàng)新，只有大家都參與 才能更有創(chuàng)新生機(jī)。但是在國內(nèi)幾乎不成立，有了好東西是不會分享的，生怕別人學(xué)了去

在這種被動情況下，我們走了很遠(yuǎn)一段路了，也曾不斷的探索破繭之路

曾經(jīng)試圖 “以市場換技術(shù)”，但往往的結(jié)果是市場被別人占去了，真正的核心技術(shù)沒有引進(jìn)來

曾經(jīng)試圖 “以租代造、以買代造”，但結(jié)果是命門掌握到別人的手里去了

“引進(jìn)，消化，吸收，創(chuàng)新” 這條路本沒有問題，但核心技術(shù)不能完全靠引進(jìn)

所以，總書記講：核心技術(shù)靠化緣是要不來的

我們只有踏下心去，堅定坐冷板凳的決心，持續(xù)的投入研發(fā)

或者也就這條路了

當(dāng)今時代下，任何一個產(chǎn)品或者模式的成功不再是我們追求的目標(biāo)，我們想要的是一個生態(tài)

一個這樣的生態(tài)：自主研發(fā)的底層硬件和軟件系統(tǒng)搭配，在這個基礎(chǔ)之上搭載各類功能應(yīng)用，以應(yīng)用反過來促進(jìn)底層基礎(chǔ)設(shè)施的演進(jìn)

一個良性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)固然重要，但是羅馬并非一日建成的

在核心零件的研發(fā)上，近年大陸出現(xiàn)了眾多的獨角獸，規(guī)劃以 “彎道超車” 的模式搞的 AI 芯片就是典型

試圖通過搭載人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，從根本上改變原有芯片的模式，走出一條自己的產(chǎn)品之路

也取得了不少的成績，但是也注定是一條荊棘叢生的路

革命尚未成功，同志仍需努力吧

小結(jié)

回顧臺灣、韓國、日本的芯片發(fā)展之路，每一個走的都是篳路藍(lán)縷

但從其殺出的一條條血路的經(jīng)驗中，背后無不有著國家的意志

相比，我們更有兩種優(yōu)勢：

1. 制度優(yōu)勢，能集中力量辦大事

2. 市場優(yōu)勢，任何先進(jìn)技術(shù)丟掉了市場也就成了無水之源了

所以，對于芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前差距較遠(yuǎn)，但是行將必至

別人幾十年積累下來的核心技術(shù)，我們不奢望三、兩年追趕上，但會、而且應(yīng)該一直在追趕的路上

外國的高壓制裁下，我們的產(chǎn)業(yè)鏈會崩嗎？

我覺得不會，他們的目的是企圖把高精尖的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)抓在自己手里，不會把整個產(chǎn)業(yè)鏈都扼殺掉

否則，丟了市場，技術(shù)便無用武之地了，不也就沒有什么意義了嗎？

-END-

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