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发帖数: 872 | 1 最近中兴通讯公司遭到了美国商业部的制裁，禁止本国公司与其进行商业往来，此举对
中兴造成了毁灭性打击。由于失去了一大批集成电路的供货，公司的业务面临着停摆的
危机。从表面来看，中兴公司有违反契约的行为，还被美国抓住了把柄。从深层次来看
，此事也反映出了中国在集成电路产业的落后状态。
如果从技术本身来看，中国在电子行业倒是有弯道超车的机会。目前大多数电子产
品都是以CPU（中央处理器）为核心的，这种布局有点像蒸汽机时代；那时工厂的中心
是一台蒸汽发动机，整个工厂的动力都是由此通过传动机构来提供的。到了二十世纪初
期，电力系统和电动机技术开始成熟和普及，这才出现了工业流水线，从而极大地提高
了生产效率。与流水线模式相对应的是GPU（图形处理器），它由高达几千个微型处理
器（core）组成，可以进行大规模的并行计算，因此在图像处理方面其效率可以比CPU
提高至少一个数量级。不过，GPU并不能取代CPU，前者只适合某些特殊的运算，而后者
却可以应付各种需求。其实，GPU的能耗也是很高的，在便携式设备中受到了一些限制
，用手机玩游戏的人对此一定深有体会。下一波的发展浪潮是ASIC（专用集成电路）技
术，它能把很多功能硬件化，在同等能耗的条件下，其效率可以比GPU可以再提高一个
数量级。可以预见，在可穿戴设备和物联网（IoT）等领域，ASIC技术会大有前途。
如果做个比喻的话，人脑就是由很多ASIC处理器组成的。尽管只消耗20瓦左右的功
率，人脑的功能还是相当强大的，因为在处理各种感官信息和体内信息的区域有不同的
功能模块。然而，如果人们使用外语的话，处理母语的ASIC模块无法发挥效用，只好用
位于前叶额的CPU模块来进行信息处理，结果就变得事倍功半，感觉十分吃力。很多外
国人在美国抱怨所谓的“玻璃天花板”问题，其实在很大程度上是我们的语言能力比老
美差很多，这在管理岗位是致命的缺陷。除此之外，文化背景的差异也是不可忽视的因
素。
二十多年前ASIC曾经热过一阵子，后来就被边缘化了。那时，摩尔定律还在按部就
班地发挥作用，每过18个月半导体技术就向前推进一个节点。ASIC的电路设计和实施赶
不上这样快的发展节奏，因此像CPU和FPGA这类通用的器件一直占据着主导地位。然而
，在通讯系统中使用通用器件给黑客们大开了方便之门，如今网络安全在世界范围内引
起了人们的广泛关注。如果大量采用ASIC器件，黑客们就无从下手了，软件是对付不了
硬件的。因此，摩尔定律的终结和新的市场需求终于迎来了ASIC技术的春天。
ASIC电路在设计方面的工作量很大，像中国这种人力资源充沛的国家很有优势。相
比之下，西方人在这方面却劣势明显。二十多年前当我们学集成电路设计时，班里的美
国同学还是多数。如今的情况已经大不相同了，亚洲人在这一行业已经占据了绝对多数
，因此有人把IC（集成电路）戏称为印度人和中国人的缩写。从某个角度来看，互联网
和智能手机毁了一代西方人。去年苹果公司的一些投资人就对此表达了强烈不满，认为
智能手机对美国青少年的智力发育造成了严重伤害，影响了他（她）们在就业市场上的
竞争力。这也是中国应该引以为戒的问题，因此政府应该制定一套对手机进行分级的政
策：少年儿童、青年学生、成年人和老年人应该使用具有不同功能的手机。例如，少年
儿童和老年人很容易上当受骗，因此他（她）们使用的手机只能接收一些预设电话号码
的来电，可以访问的网页也十分有限。除此之外，他（她）们的行踪也可以受到亲属的
跟踪。
中兴公司遭到美国制裁以后，国内出现了群情激愤的场景，纷纷要求政府大力支持
集成电路的自主研发。然而，急功近利的措施往往并不能有效而健康地发展IC行业。中
国应该继承和发扬改革开放的成功经验：政府提供基础设计建设，让企业按公平的市场
规则来发展。在集成电路领域主要有以下一些“基础设施”：其一是生产集成电路的工
厂（Fab），其二是设计软件，其三是知识产权管理体系，其四是建立行业协会和技术
人员信息库。
最近几年中国在集成电路生产设施方面投入很大，台湾的联电和台积电也纷纷在大
陆设厂。当然，这些设施与世界上的最先进水平还是有一两代的差距，然而问题并没那
么严重。如今摩尔定律所遇到的问题其实倒不是物理极限，早在二十年前IBM公司就预
测CMOS技术可以达到5纳米的量级。在以往的四十年中，半导体技术每前进一个节点，
都伴随着大幅度的性能提高和价格下降。然而，在达到28纳米节点以后情况出现了变化
：性能的提高变得十分有限，而价格却不降反升。因此，那些对信息处理速度要求不是
很高的器件往往就不必使用最新的技术来生产。此外，在进入10纳米以后还会遇到一些
其他技术问题，包括器件使用寿命的缩短和漏电流造成的功耗问题。
仅仅缩小晶体管尺寸并不一定就能提高产品性能，这一点早在第六代苹果手机中使
用的A9芯片中就有所体现。此前几代苹果手机的芯片都是由韩国三星公司生产的，可是
三星的Galaxy手机又是苹果手机的主要竞争对手。当时苹果公司内心变得十分矛盾，一
下子改换生产厂家又有些不放心。于是，苹果公司就采用了一种折中方案，让三星和台
积电这两家公司同时提供芯片。三星公司采用的14纳米技术，其芯片比采用16纳米技术
的台积电芯片小一些。可是，在测试过程中发现，台积电的芯片比三星的芯片更省电。
于是，苹果公司决定放弃了三星公司，把A10芯片的生产全部转交给了台积电。
在集成电路设计过程中，CAD软件的功能是至关重要的。然而，开发集成电路的设
计软件的难度十分巨大，需要很高的投入和长期的经验积累。如今，人工智能和VR技术
出现了突飞猛进的发展，因此出现了一个设计软件更新换代的契机。与世界其他民族相
比，中国人的吃苦耐劳精神是有目共睹的。但是，在出现技术革命的时候，勤劳反而会
变成一个陷阱。当一个新技术刚刚出现的时候，其效果往往并不令人满意，因此往往不
会引起人们的注意。例如，当火药枪刚出现的时候，其作用其实还不如传统的弓箭。此
外，当计算机刚出现的时候，用起来也是十分费事，程序输入全靠在卡片上打孔。在这
方面，西方人对开发和使用工具的热情远比东方人高，所以西方国家能够引领科技潮流。
集成电路芯片在电子技术领域的确起到核心的作用，但是，对外围元器件系统的研
究也不能忽视。十年前系统集成芯片（System On Chip）的前景十分诱人，但是遇到了
很多技术难题，至今也没有实现全面的突破。首先，把不同功能的单元放到一块芯片上
必然导致故障率增高和良品率的下降。其次，数字电路产生的噪声也会干扰敏感的模拟
电路。后来出现了系统集成封装（System in Package）技术，也就是把各种功能的芯
片封装在一起，从而可以有效的节省空间。苹果手表就采用了这一技术，才能够把那么
多元器件塞进如此小的空间内。在全球半导体产业链中我国在后端的封装领域占有相当
大的市场份额，在这方面也是可以大有作为的。 |
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