“我們害怕華為站起來(lái)后，舉起世界的旗幟反壟斷,?！倍嗄昵埃瑫r(shí)任微軟總裁史蒂夫·鮑爾默,、思科CEO約翰·錢(qián)伯斯在和華為創(chuàng)始人任正非聊天時(shí)都不無(wú)擔(dān)憂,。
華為顯然不會(huì)這么做，“我才不反壟斷,，我左手打著微軟的傘,，右手打著CISCO的傘,，你們賣高價(jià)，我只要賣低一點(diǎn),，也能賺大把的錢(qián)。我為什么一定要把傘拿掉,，讓太陽(yáng)曬在我腦袋上,，腦袋上流著汗，把地上的小草都滋潤(rùn)起來(lái),，小草用低價(jià)格和我競(jìng)爭(zhēng),，打得我頭破血流?！?/p>
這是任正非當(dāng)時(shí)的回答,，在他看來(lái)，狹隘的自豪感會(huì)害死華為,，并提醒華為盡可能用美國(guó)公司的高端芯片和技術(shù),。
但這只是硬幣的A面，硬幣的B 面是,，落后就要挨打,，而中國(guó)企業(yè)在硬件（芯片）和軟件層面（操作系統(tǒng)）都受制于美國(guó)。
“如果他們突然斷了我們的糧食,，Android 系統(tǒng)不給我用了,，芯片也不給我用了，我們是不是就傻了,？”2012年,，在華為“2012諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室”專家座談會(huì)上，任正非在回答時(shí)任終端OS開(kāi)發(fā)部部長(zhǎng)李金喜提問(wèn)時(shí)說(shuō)到,。
據(jù)傳,，任正非看了美國(guó)電影《2012》以后，認(rèn)為信息爆炸將像數(shù)字洪水一樣,，華為想生存下來(lái)就需要造一艘方舟,。于是在華為成立了專門(mén)負(fù)責(zé)創(chuàng)新基礎(chǔ)研究的“諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室”。
其實(shí),，早在諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室成立八年前,，任正非便已經(jīng)布下一顆棋子。
我給你四億美金每年的研發(fā)費(fèi)用,，給你兩萬(wàn)人,。一定要站立起來(lái)，適當(dāng)減少對(duì)美國(guó)的依賴,。
倉(cāng)促受命的華為工程師何庭波當(dāng)時(shí)一聽(tīng)就嚇壞了,，但公司已經(jīng)做出了極限生存的假設(shè),，預(yù)計(jì)有一天，所有美國(guó)的先進(jìn)芯片和技術(shù)將不可獲得,，那時(shí)華為要如何才能活下去,？
為了這個(gè)以為永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的假設(shè)，“數(shù)千海思兒女,，走上了科技史上最為悲壯的長(zhǎng)征,，為公司的生存打造“備胎”。數(shù)千個(gè)日夜中,，我們星夜兼程,，艱苦前行。當(dāng)我們逐步走出迷茫,，看到希望,，又難免一絲絲失落和不甘，擔(dān)心許多芯片永遠(yuǎn)不會(huì)被啟用,，成為一直壓在保密柜里面的備胎,。”何庭波回憶,。
而任正非的堅(jiān)持和何庭波團(tuán)隊(duì)的負(fù)重前行,，很可能決定了華為未來(lái)的生死存亡。
兩天前,，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）宣布,，把華為加入該部門(mén)實(shí)體名單（entity list）。這意味著什么,？在該原則下,，若無(wú)特殊理由，美國(guó)工業(yè)安全局基本不會(huì)授予名單外企業(yè)向名單內(nèi)實(shí)體出口,、再出口或（國(guó)內(nèi)）轉(zhuǎn)移受《出口管理?xiàng)l例》管控之貨物的許可,。
換言之，最嚴(yán)重的情況是,，華為無(wú)法再向美國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)芯片等產(chǎn)品,。
“所有我們?cè)?jīng)打造的備胎，一夜之間全部轉(zhuǎn)“正”,！多年心血和努力,，挽狂瀾于既倒，確保了公司大部分產(chǎn)品的戰(zhàn)略安全,、大部分產(chǎn)品的連續(xù)供應(yīng),。”
在美國(guó)公布制裁華為消息后的5月17日凌晨,，何庭波在發(fā)給海思員工的內(nèi)部信里寫(xiě)到,。這封內(nèi)部信發(fā)出后,，迅速引發(fā)了無(wú)數(shù)中國(guó)網(wǎng)友的熱議。
華為手機(jī)掌門(mén)人余承東在朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論說(shuō)：“消費(fèi)芯片一直就不是備胎,，一直在做主胎使用,，哪怕早期K3V2競(jìng)爭(zhēng)力嚴(yán)重不足，早年華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)品牌和經(jīng)營(yíng)都最困難的時(shí)期,，我們也始終堅(jiān)持打造自己芯片的核心能力,，堅(jiān)持使用與培養(yǎng)自己的芯片?！?/p>
余承東還進(jìn)一步透露：除了自己的芯片,，還有操作系統(tǒng)的核心能力打造,。
在操作系統(tǒng)這個(gè)領(lǐng)域,，不被逼到絕路，我們此前同樣很難有所作為,。但在硬件的核心－芯片這個(gè)領(lǐng)域,，這個(gè)“絕路”可能先一步到來(lái)，并且追趕的機(jī)會(huì)也并不那么渺茫,。
中興事件和此次美國(guó)制裁華為給我們敲響的警鐘,，早已將芯片產(chǎn)業(yè)推至風(fēng)口浪尖。命運(yùn)的年輪帶來(lái)了滔天巨浪,，我們能做的,，只有正視過(guò)去的長(zhǎng)期落后和悲壯的前行之路，正視5G和AI時(shí)代下的新機(jī)遇,，警鐘長(zhǎng)鳴,、知恥而后勇。
失效的摩爾定律
帶給我們新機(jī)遇的,，不單單是5G和AI時(shí)代的到來(lái),，還有摩爾定律。
我們要講的,，當(dāng)然不是“每18－24個(gè)月,，集成電路上的元器件數(shù)目，就會(huì)增加一倍,，性能和性價(jià)比也提升一倍”,，而是摩爾定律的消亡。近年來(lái),，這個(gè)說(shuō)法幾次爆發(fā),，雖然很多人不屑一顧，但作為英特爾創(chuàng)始人之一的摩爾本人早已認(rèn)可,。
先解釋一下,，它為什么失效以及我們的機(jī)會(huì)在哪里,。
1946年，人類社會(huì)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生,，重達(dá)30噸,。形象點(diǎn)，它就是一堆電路,。通過(guò)無(wú)數(shù)開(kāi)關(guān)和電線的連接,，18000個(gè)能通電的電子管和7000個(gè)不能通電的電阻，每個(gè)電子元器件,，都是一個(gè)“0”或“1”,，計(jì)算不再是大腦的專利。
雖然在這個(gè)電路中,，電子元器件挺少,，計(jì)算能力很弱，但它開(kāi)機(jī)的那晚,，整棟大樓的燈光都瞬間變暗,，耗能恐怖。一年后,，燈泡大小而易損的電子管迎來(lái)顛覆者,，晶體管誕生，電子元器件開(kāi)始微型化,。
而這個(gè)龐大的電路,，也隨之被集成到了一塊硅片上，它的名字叫芯片,。
微不可見(jiàn)的晶體管和電阻器,，替代了電路中的電子管和電阻；而線路之間的間距,，就是摩爾定律這些年進(jìn)步的領(lǐng)域,。就像在一個(gè)廣場(chǎng)上，人們排列的越規(guī)律越緊密,，能擠下的人就越多,，而電子元器件的數(shù)量又直接決定著計(jì)算力。
近年來(lái),，芯片線路間距已經(jīng)突破到了22nm,、10nm或7nm（納米），所以未來(lái)能縮小的空間有限,。試想下1nm是什么概念,，原子可以用它做單位，物理學(xué)界的名言說(shuō)它是“命運(yùn)”,，一張紙的厚度也有100000nm,。
當(dāng)然,，把芯片往大里做提高計(jì)算能力理論上可行，但成本太高（后文解釋）,，我國(guó)的軍用和航天芯片就基本靠燒錢(qián)實(shí)現(xiàn)了自產(chǎn),。但商用芯片，即使天馬行空一點(diǎn),，假裝不用考慮“設(shè)計(jì)框架,、制造成本、使用能耗”的等等困難,，芯片太大的話終端設(shè)備也塞不下,。
基礎(chǔ)科學(xué)何時(shí)再次進(jìn)步難以預(yù)測(cè)，但芯片性能并不僅僅取決于線路間距,。以前有的選,，產(chǎn)業(yè)界都在壓縮間距，換個(gè)提升計(jì)算力的方向研究無(wú)疑是吃力不討好?，F(xiàn)在沒(méi)得選了,，間距壓縮不了了,，芯片性能想提升必須換方向,。
不管是嘗試新的線路架構(gòu)，還是直接在晶體管上做文章,，甚至換掉硅片的“底盤(pán)”角色,，新的方向都代表著空白或淺薄，是沒(méi)有技術(shù)壁壘的新機(jī)會(huì),。窮則變,、變則通，況且我們一向擅長(zhǎng)集中力量搞基建,，很難想象芯片這種核心技術(shù),，我們還會(huì)再次走偏。
其實(shí),，中國(guó)芯并不是從一開(kāi)始就遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的,。1956年，周恩來(lái)總理親自主持規(guī)劃了四個(gè)急需發(fā)展的領(lǐng)域——半導(dǎo)體,、計(jì)算機(jī),、自動(dòng)化和電子學(xué)，在集體的力量下,，科研成果遍地開(kāi)花,。1959年，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路,，此時(shí)中國(guó)已經(jīng)弄出了晶體管,，并于六年后也成功研制出了第一塊集成電路,。
但之后這個(gè)差距被迅速拉大，并固化成了難以攻克的壁壘,，原因?qū)崉t很復(fù)雜：既有幾段特殊的歷史時(shí)期,，造成的人才流失和科研阻力；也有企業(yè)界選擇市場(chǎng),，棄研發(fā)而重進(jìn)口重銷售,；更有學(xué)術(shù)造假和腐敗問(wèn)題對(duì)產(chǎn)業(yè)的致命打擊。
今天的落后,，不是歷史的意外,，而是多方共同造就的遺憾。
芯片制造
在集成電路出現(xiàn)的頭二十年,，雖然我們起步落后于美日,，但至少是領(lǐng)先韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的。這時(shí)的半導(dǎo)體行業(yè),，難的是制造,，即生產(chǎn)晶體和晶體管，制造加工設(shè)備,。此時(shí)的芯片企業(yè)一般是設(shè)計(jì),、制造、封測(cè)都自己做,，非?？粗刭Y本實(shí)力。
首先填坑,，把芯片往大里做不現(xiàn)實(shí),，這其實(shí)跟芯片的材料有關(guān)。芯片的原料是這顆星球上最不值錢(qián)的二氧化硅,，但需要提純,，純度低的可以用來(lái)太陽(yáng)能發(fā)電，不值錢(qián)但我們產(chǎn)量足以對(duì)外出口,；電子級(jí)的高純硅要求純度極高,，不便宜但我們幾乎全仰仗進(jìn)口。
硅提純的時(shí)候,，用的是中學(xué)生物課常用的提純方法,，旋轉(zhuǎn)。成品自然是圓的,，也叫“晶圓”,。幾何知識(shí)告訴我們，使用圓形的材料時(shí)，對(duì)材料利用率最高的做法,，一定是正方形越小,，邊上浪費(fèi)的材料就越少，這樣就能降低成本,。
其次值得說(shuō)明的是,，如今做芯片依然要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制造,、封裝,、測(cè)試這一系列流程，其中的主要環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)和制造,。但通常情況下,，這些環(huán)節(jié)是分離的，由不同企業(yè)負(fù)責(zé),。
我們今天所說(shuō)的芯片實(shí)力,，關(guān)注的芯片企業(yè)，則更多是指芯片設(shè)計(jì),。
原因很簡(jiǎn)單,，芯片制造業(yè)有了一個(gè)遙遙領(lǐng)先的龍頭企業(yè)，一己之力占據(jù)世界芯片代工的半壁江山—中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電,。即使是來(lái)勢(shì)洶洶殺入芯片行業(yè)的巨頭阿里,，也只是設(shè)計(jì)針對(duì)自身業(yè)務(wù)的定制芯片，然后制造環(huán)節(jié)找臺(tái)積電和中芯國(guó)際代工,。
芯片制造需要重資金投入,，還得度過(guò)非常長(zhǎng)期的技術(shù)積累階段,。遍觀目前全球五大芯片制造地－美國(guó),、歐洲、日本,、韓國(guó),、中國(guó)臺(tái)灣，無(wú)一不是在上世紀(jì)全球產(chǎn)業(yè)分工調(diào)整的時(shí)期,，靠堆積政策和資金崛起的,。
當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體行業(yè)最好的切入點(diǎn)，就是DRAM,，也就是電腦里的內(nèi)存條,。因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，更看重制造工藝,，所以無(wú)論在哪都是首選的半導(dǎo)體產(chǎn)品,。領(lǐng)先地位的美國(guó)和日本中，日本崛起打的美國(guó)企業(yè)無(wú)力招架,；落后地位的韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣,，三星受益于美日之爭(zhēng),，買(mǎi)下了許多破產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線，臺(tái)積電則認(rèn)準(zhǔn)芯片行業(yè)會(huì)產(chǎn)生分工,，專心做芯片制造代工廠,，也都翻了身。
不高不低的中國(guó),，則先是落后于美日,，又被韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣趕超。好不容易國(guó)家主導(dǎo)了幾次工程,，但效果也都不明顯,，最終國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人出訪韓國(guó)參觀了三星，回國(guó)后總結(jié)出四個(gè)字：觸目驚心,。
908工程尚未竣工驗(yàn)收,，909立刻上馬，國(guó)務(wù)院動(dòng)用財(cái)政赤字成立了華虹,。但華虹剛出點(diǎn)成績(jī),，稍微有了丁點(diǎn)盈利時(shí)，就迎來(lái)了暴擊,。2001年,，美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，芯片價(jià)格受波動(dòng)暴跌,，華虹巨虧,。
幸好這一年，張汝京被臺(tái)積電排擠到大陸,，在上海張江辦的中芯國(guó)際開(kāi)始試產(chǎn),，到2003年沖到了全球第四大代工廠。臺(tái)積電的分工理念很正確,，企業(yè)們?cè)缇褪軌蛄擞忠O(shè)計(jì)又要建廠還要不停更新生產(chǎn)線的高昂成本,。臺(tái)積電開(kāi)創(chuàng)性的轉(zhuǎn)型做芯片代工，降低了芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)門(mén)檻和資金風(fēng)險(xiǎn),，試水芯片設(shè)計(jì)的企業(yè)越來(lái)越多,，訂單如江河入海般向臺(tái)積電涌來(lái)。
臺(tái)積電的創(chuàng)立者張忠謀選對(duì)了理念,，臺(tái)積電的科學(xué)家們則突破了技術(shù),。之前說(shuō)過(guò)，過(guò)去的芯片進(jìn)步基本仰仗摩爾定律,，通過(guò)提升晶體管密度來(lái)提高計(jì)算能力,，而提高密度的關(guān)鍵，就是提升芯片生產(chǎn)時(shí)的精度。
芯片制程曾在157nm處卡過(guò)殼,，當(dāng)時(shí)就有摩爾定律失效的說(shuō)法,。全球頭部廠商砸進(jìn)幾十億美金，技術(shù)提升卻微乎其微,。
這時(shí)一位華人出手拯救了產(chǎn)業(yè)界,，林本堅(jiān)幾乎以一己之力，改變了臺(tái)積電在芯片制造業(yè)的地位,。
“我們害怕華為站起來(lái)后,，舉起世界的旗幟反壟斷?！倍嗄昵?，時(shí)任微軟總裁史蒂夫·鮑爾默、思科CEO約翰·錢(qián)伯斯在和華為創(chuàng)始人任正非聊天時(shí)都不無(wú)擔(dān)憂,。
華為顯然不會(huì)這么做,，“我才不反壟斷，我左手打著微軟的傘,，右手打著CISCO的傘,，你們賣高價(jià)，我只要賣低一點(diǎn),，也能賺大把的錢(qián),。我為什么一定要把傘拿掉，讓太陽(yáng)曬在我腦袋上,，腦袋上流著汗,，把地上的小草都滋潤(rùn)起來(lái)，小草用低價(jià)格和我競(jìng)爭(zhēng),，打得我頭破血流,。”
這是任正非當(dāng)時(shí)的回答,，在他看來(lái),，狹隘的自豪感會(huì)害死華為，并提醒華為盡可能用美國(guó)公司的高端芯片和技術(shù),。
但這只是硬幣的A面，硬幣的B 面是,，落后就要挨打,，而中國(guó)企業(yè)在硬件（芯片）和軟件層面（操作系統(tǒng)）都受制于美國(guó)。
“如果他們突然斷了我們的糧食,，Android 系統(tǒng)不給我用了,，芯片也不給我用了，我們是不是就傻了？”2012年,，在華為“2012諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室”專家座談會(huì)上,，任正非在回答時(shí)任終端OS開(kāi)發(fā)部部長(zhǎng)李金喜提問(wèn)時(shí)說(shuō)到。
據(jù)傳,，任正非看了美國(guó)電影《2012》以后,，認(rèn)為信息爆炸將像數(shù)字洪水一樣，華為想生存下來(lái)就需要造一艘方舟,。于是在華為成立了專門(mén)負(fù)責(zé)創(chuàng)新基礎(chǔ)研究的“諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室”,。
其實(shí)，早在諾亞方舟實(shí)驗(yàn)室成立八年前,，任正非便已經(jīng)布下一顆棋子,。
我給你四億美金每年的研發(fā)費(fèi)用，給你兩萬(wàn)人,。一定要站立起來(lái),，適當(dāng)減少對(duì)美國(guó)的依賴。
倉(cāng)促受命的華為工程師何庭波當(dāng)時(shí)一聽(tīng)就嚇壞了,，但公司已經(jīng)做出了極限生存的假設(shè),，預(yù)計(jì)有一天，所有美國(guó)的先進(jìn)芯片和技術(shù)將不可獲得,，那時(shí)華為要如何才能活下去,？
為了這個(gè)以為永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的假設(shè)，“數(shù)千海思兒女,，走上了科技史上最為悲壯的長(zhǎng)征,，為公司的生存打造“備胎”。數(shù)千個(gè)日夜中,，我們星夜兼程,，艱苦前行。當(dāng)我們逐步走出迷茫,，看到希望,，又難免一絲絲失落和不甘，擔(dān)心許多芯片永遠(yuǎn)不會(huì)被啟用,，成為一直壓在保密柜里面的備胎,。”何庭波回憶,。
而任正非的堅(jiān)持和何庭波團(tuán)隊(duì)的負(fù)重前行,，很可能決定了華為未來(lái)的生死存亡。
兩天前,，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）宣布,，把華為加入該部門(mén)實(shí)體名單（entity list）,。這意味著什么？在該原則下,，若無(wú)特殊理由,，美國(guó)工業(yè)安全局基本不會(huì)授予名單外企業(yè)向名單內(nèi)實(shí)體出口、再出口或（國(guó)內(nèi)）轉(zhuǎn)移受《出口管理?xiàng)l例》管控之貨物的許可,。
換言之,，最嚴(yán)重的情況是，華為無(wú)法再向美國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)芯片等產(chǎn)品,。
“所有我們?cè)?jīng)打造的備胎,，一夜之間全部轉(zhuǎn)“正”！多年心血和努力,，挽狂瀾于既倒,，確保了公司大部分產(chǎn)品的戰(zhàn)略安全、大部分產(chǎn)品的連續(xù)供應(yīng)。”
在美國(guó)公布制裁華為消息后的5月17日凌晨,，何庭波在發(fā)給海思員工的內(nèi)部信里寫(xiě)到。這封內(nèi)部信發(fā)出后,，迅速引發(fā)了無(wú)數(shù)中國(guó)網(wǎng)友的熱議。
華為手機(jī)掌門(mén)人余承東在朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)評(píng)論說(shuō)：“消費(fèi)芯片一直就不是備胎,，一直在做主胎使用,，哪怕早期K3V2競(jìng)爭(zhēng)力嚴(yán)重不足，早年華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)品牌和經(jīng)營(yíng)都最困難的時(shí)期,，我們也始終堅(jiān)持打造自己芯片的核心能力,，堅(jiān)持使用與培養(yǎng)自己的芯片?！?/p>
余承東還進(jìn)一步透露：除了自己的芯片,，還有操作系統(tǒng)的核心能力打造。
在操作系統(tǒng)這個(gè)領(lǐng)域,，不被逼到絕路,，我們此前同樣很難有所作為。但在硬件的核心－芯片這個(gè)領(lǐng)域,，這個(gè)“絕路”可能先一步到來(lái),，并且追趕的機(jī)會(huì)也并不那么渺茫。
中興事件和此次美國(guó)制裁華為給我們敲響的警鐘,，早已將芯片產(chǎn)業(yè)推至風(fēng)口浪尖,。命運(yùn)的年輪帶來(lái)了滔天巨浪，我們能做的,，只有正視過(guò)去的長(zhǎng)期落后和悲壯的前行之路,，正視5G和AI時(shí)代下的新機(jī)遇，警鐘長(zhǎng)鳴,、知恥而后勇,。
失效的摩爾定律
帶給我們新機(jī)遇的，不單單是5G和AI時(shí)代的到來(lái),，還有摩爾定律,。
我們要講的，當(dāng)然不是“每18－24個(gè)月,，集成電路上的元器件數(shù)目,，就會(huì)增加一倍，性能和性價(jià)比也提升一倍”,，而是摩爾定律的消亡,。近年來(lái)，這個(gè)說(shuō)法幾次爆發(fā),，雖然很多人不屑一顧,，但作為英特爾創(chuàng)始人之一的摩爾本人早已認(rèn)可。
先解釋一下,，它為什么失效以及我們的機(jī)會(huì)在哪里,。
1946年，人類社會(huì)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生,，重達(dá)30噸,。形象點(diǎn)，它就是一堆電路,。通過(guò)無(wú)數(shù)開(kāi)關(guān)和電線的連接,，18000個(gè)能通電的電子管和7000個(gè)不能通電的電阻，每個(gè)電子元器件,，都是一個(gè)“0”或“1”,，計(jì)算不再是大腦的專利。
雖然在這個(gè)電路中,，電子元器件挺少,，計(jì)算能力很弱，但它開(kāi)機(jī)的那晚,，整棟大樓的燈光都瞬間變暗,，耗能恐怖。一年后,，燈泡大小而易損的電子管迎來(lái)顛覆者,，晶體管誕生，電子元器件開(kāi)始微型化,。
而這個(gè)龐大的電路,，也隨之被集成到了一塊硅片上,，它的名字叫芯片。
微不可見(jiàn)的晶體管和電阻器,，替代了電路中的電子管和電阻,；而線路之間的間距，就是摩爾定律這些年進(jìn)步的領(lǐng)域,。就像在一個(gè)廣場(chǎng)上,，人們排列的越規(guī)律越緊密，能擠下的人就越多,，而電子元器件的數(shù)量又直接決定著計(jì)算力,。
近年來(lái)，芯片線路間距已經(jīng)突破到了22nm,、10nm或7nm（納米）,，所以未來(lái)能縮小的空間有限。試想下1nm是什么概念,，原子可以用它做單位,，物理學(xué)界的名言說(shuō)它是“命運(yùn)”，一張紙的厚度也有100000nm,。
當(dāng)然,，把芯片往大里做提高計(jì)算能力理論上可行，但成本太高（后文解釋）,，我國(guó)的軍用和航天芯片就基本靠燒錢(qián)實(shí)現(xiàn)了自產(chǎn),。但商用芯片，即使天馬行空一點(diǎn),，假裝不用考慮“設(shè)計(jì)框架,、制造成本、使用能耗”的等等困難,，芯片太大的話終端設(shè)備也塞不下,。
基礎(chǔ)科學(xué)何時(shí)再次進(jìn)步難以預(yù)測(cè)，但芯片性能并不僅僅取決于線路間距,。以前有的選,，產(chǎn)業(yè)界都在壓縮間距，換個(gè)提升計(jì)算力的方向研究無(wú)疑是吃力不討好?，F(xiàn)在沒(méi)得選了,，間距壓縮不了了，芯片性能想提升必須換方向,。
不管是嘗試新的線路架構(gòu),，還是直接在晶體管上做文章，甚至換掉硅片的“底盤(pán)”角色,，新的方向都代表著空白或淺薄,，是沒(méi)有技術(shù)壁壘的新機(jī)會(huì),。窮則變、變則通,，況且我們一向擅長(zhǎng)集中力量搞基建,，很難想象芯片這種核心技術(shù),，我們還會(huì)再次走偏,。
其實(shí)，中國(guó)芯并不是從一開(kāi)始就遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的,。1956年,，周恩來(lái)總理親自主持規(guī)劃了四個(gè)急需發(fā)展的領(lǐng)域——半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī),、自動(dòng)化和電子學(xué),，在集體的力量下，科研成果遍地開(kāi)花,。1959年,，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，此時(shí)中國(guó)已經(jīng)弄出了晶體管,，并于六年后也成功研制出了第一塊集成電路,。
但之后這個(gè)差距被迅速拉大，并固化成了難以攻克的壁壘,，原因?qū)崉t很復(fù)雜：既有幾段特殊的歷史時(shí)期,，造成的人才流失和科研阻力；也有企業(yè)界選擇市場(chǎng),，棄研發(fā)而重進(jìn)口重銷售,；更有學(xué)術(shù)造假和腐敗問(wèn)題對(duì)產(chǎn)業(yè)的致命打擊。
今天的落后,，不是歷史的意外,，而是多方共同造就的遺憾。
芯片制造
在集成電路出現(xiàn)的頭二十年,，雖然我們起步落后于美日,，但至少是領(lǐng)先韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的。這時(shí)的半導(dǎo)體行業(yè),，難的是制造,，即生產(chǎn)晶體和晶體管，制造加工設(shè)備,。此時(shí)的芯片企業(yè)一般是設(shè)計(jì),、制造、封測(cè)都自己做,，非?？粗刭Y本實(shí)力,。
首先填坑，把芯片往大里做不現(xiàn)實(shí),，這其實(shí)跟芯片的材料有關(guān),。芯片的原料是這顆星球上最不值錢(qián)的二氧化硅，但需要提純,，純度低的可以用來(lái)太陽(yáng)能發(fā)電,，不值錢(qián)但我們產(chǎn)量足以對(duì)外出口；電子級(jí)的高純硅要求純度極高,，不便宜但我們幾乎全仰仗進(jìn)口,。
硅提純的時(shí)候，用的是中學(xué)生物課常用的提純方法,，旋轉(zhuǎn),。成品自然是圓的，也叫“晶圓”,。幾何知識(shí)告訴我們,，使用圓形的材料時(shí)，對(duì)材料利用率最高的做法,，一定是正方形越小,，邊上浪費(fèi)的材料就越少，這樣就能降低成本,。
其次值得說(shuō)明的是,，如今做芯片依然要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、制造,、封裝,、測(cè)試這一系列流程，其中的主要環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)和制造,。但通常情況下,，這些環(huán)節(jié)是分離的，由不同企業(yè)負(fù)責(zé),。
我們今天所說(shuō)的芯片實(shí)力,，關(guān)注的芯片企業(yè)，則更多是指芯片設(shè)計(jì),。
原因很簡(jiǎn)單,，芯片制造業(yè)有了一個(gè)遙遙領(lǐng)先的龍頭企業(yè)，一己之力占據(jù)世界芯片代工的半壁江山—中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電,。即使是來(lái)勢(shì)洶洶殺入芯片行業(yè)的巨頭阿里,，也只是設(shè)計(jì)針對(duì)自身業(yè)務(wù)的定制芯片，然后制造環(huán)節(jié)找臺(tái)積電和中芯國(guó)際代工。
芯片制造需要重資金投入,，還得度過(guò)非常長(zhǎng)期的技術(shù)積累階段,。遍觀目前全球五大芯片制造地－美國(guó)、歐洲,、日本,、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣,，無(wú)一不是在上世紀(jì)全球產(chǎn)業(yè)分工調(diào)整的時(shí)期,，靠堆積政策和資金崛起的。
當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體行業(yè)最好的切入點(diǎn),，就是DRAM,，也就是電腦里的內(nèi)存條。因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，更看重制造工藝，所以無(wú)論在哪都是首選的半導(dǎo)體產(chǎn)品,。領(lǐng)先地位的美國(guó)和日本中,，日本崛起打的美國(guó)企業(yè)無(wú)力招架；落后地位的韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣,，三星受益于美日之爭(zhēng),，買(mǎi)下了許多破產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線，臺(tái)積電則認(rèn)準(zhǔn)芯片行業(yè)會(huì)產(chǎn)生分工,，專心做芯片制造代工廠,，也都翻了身。
不高不低的中國(guó),，則先是落后于美日,，又被韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣趕超。好不容易國(guó)家主導(dǎo)了幾次工程,，但效果也都不明顯,，最終國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人出訪韓國(guó)參觀了三星，回國(guó)后總結(jié)出四個(gè)字：觸目驚心,。
908工程尚未竣工驗(yàn)收,，909立刻上馬，國(guó)務(wù)院動(dòng)用財(cái)政赤字成立了華虹,。但華虹剛出點(diǎn)成績(jī),，稍微有了丁點(diǎn)盈利時(shí)，就迎來(lái)了暴擊,。2001年,，美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，芯片價(jià)格受波動(dòng)暴跌，華虹巨虧,。
幸好這一年,，張汝京被臺(tái)積電排擠到大陸，在上海張江辦的中芯國(guó)際開(kāi)始試產(chǎn),，到2003年沖到了全球第四大代工廠,。臺(tái)積電的分工理念很正確，企業(yè)們?cè)缇褪軌蛄擞忠O(shè)計(jì)又要建廠還要不停更新生產(chǎn)線的高昂成本,。臺(tái)積電開(kāi)創(chuàng)性的轉(zhuǎn)型做芯片代工,，降低了芯片設(shè)計(jì)的技術(shù)門(mén)檻和資金風(fēng)險(xiǎn)，試水芯片設(shè)計(jì)的企業(yè)越來(lái)越多,，訂單如江河入海般向臺(tái)積電涌來(lái),。
臺(tái)積電的創(chuàng)立者張忠謀選對(duì)了理念，臺(tái)積電的科學(xué)家們則突破了技術(shù),。之前說(shuō)過(guò),，過(guò)去的芯片進(jìn)步基本仰仗摩爾定律，通過(guò)提升晶體管密度來(lái)提高計(jì)算能力,，而提高密度的關(guān)鍵,，就是提升芯片生產(chǎn)時(shí)的精度。
芯片制程曾在157nm處卡過(guò)殼,，當(dāng)時(shí)就有摩爾定律失效的說(shuō)法,。全球頭部廠商砸進(jìn)幾十億美金，技術(shù)提升卻微乎其微,。
這時(shí)一位華人出手拯救了產(chǎn)業(yè)界,，林本堅(jiān)幾乎以一己之力，改變了臺(tái)積電在芯片制造業(yè)的地位,。
其實(shí)小型機(jī)更“高大上”,，成本昂貴，只是在金融電信行業(yè)較為常見(jiàn),。反而是隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷推進(jìn),，因?yàn)閄86架構(gòu)在PC端的優(yōu)勢(shì)，所以服務(wù)器端也幾乎是X86架構(gòu)的天下,。X86服務(wù)器開(kāi)源,，能生產(chǎn)X86服務(wù)器的廠商眾多，IBM就曾是其中佼佼者,。
但I(xiàn)BM顯然有更大的野心,，干脆在2014年把自己的X86服務(wù)器業(yè)務(wù)賣給了聯(lián)想，繼而專心開(kāi)發(fā)自家的Power架構(gòu),。誠(chéng)然,，IBM的Power架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)很多，性能也很好，但I(xiàn)BM注定無(wú)法用它撼動(dòng)IntelX86服務(wù)器的地位,。
我把它形容為“IBM陷阱”：IBM野心太大滿盤(pán)通吃,，無(wú)論是芯片、系統(tǒng)還是產(chǎn)品都親自上陣,。但有一個(gè)問(wèn)題,，IBM既生產(chǎn)服務(wù)器芯片，又生產(chǎn)搭載這種芯片的服務(wù)器,。試問(wèn),，哪家服務(wù)器生產(chǎn)商愿意用Power架構(gòu)芯片呢？
有道是“無(wú)欲則剛”,，Intel的X86服務(wù)器架構(gòu)成功壟斷市場(chǎng),，恰恰是因?yàn)樗汇@研服務(wù)器芯片，卻堅(jiān)決不生產(chǎn)服務(wù)器,，留出一部分利潤(rùn)給下游,。華為，如果既想賣5G基帶芯片,，又想賣5G手機(jī),，需要警惕IBM陷阱。當(dāng)然,，行業(yè)也有全產(chǎn)業(yè)鏈成功的案例——三星。
另外,，如今的服務(wù)器市場(chǎng)可能還會(huì)有新變故,。X86架構(gòu)的電腦大量普及，幫X86架構(gòu)服務(wù)器鋪好了生態(tài),，身在2019年的我們不應(yīng)該忘記,，智能機(jī)的普及也幫ARM架構(gòu)鋪好了生態(tài)，做ARM服務(wù)器是有希望的,。
身為ARM架構(gòu)手機(jī)芯片陣營(yíng)里的話事人,，高通早就意識(shí)到了這一點(diǎn)并曾大膽嘗試，但很遺憾以失敗放棄告終,?！督?jīng)濟(jì)觀察報(bào)》指出，由高通和貴州省管企業(yè)華芯合作建立的華芯通,，經(jīng)歷高調(diào)成立,、瘋狂挖人后，首款產(chǎn)品量產(chǎn)不足半年便迅速倒下,，近日進(jìn)入破產(chǎn)清算流程,。
但這并不意味著ARM陣營(yíng)的全面潰敗，畢竟ARM早已被大范圍授權(quán)，手機(jī)芯片不是高通一家的生意,。華為,，在2016年研發(fā)出了首款A(yù)RM服務(wù)器芯片；軟銀斥巨資收購(gòu)ARM后,，也表現(xiàn)出對(duì)中國(guó)市場(chǎng)和中國(guó)企業(yè)的期待,，國(guó)內(nèi)的芯片熱潮未必不會(huì)波及服務(wù)器領(lǐng)域。
能把握5G時(shí)代芯片機(jī)會(huì)的畢竟還是少數(shù),，對(duì)多數(shù)企業(yè)而言,，機(jī)會(huì)在于即將到來(lái)的AI時(shí)代。當(dāng)然,，手機(jī)上也需要搭載一些人工智能方案,，比如華為海思的麒麟970、麒麟980都集成了寒武紀(jì)的人工智能模塊,。
但華為只是買(mǎi)了寒武紀(jì)的人工智能模塊集成進(jìn)自己芯片而已,。余承東在國(guó)外的發(fā)布會(huì)上，將AI能力作為麒麟970芯片的核心賣點(diǎn)重點(diǎn)介紹,，且在演示時(shí)并未點(diǎn)明這一項(xiàng),，只是將其描述為麒麟的NPU（嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）。
AI芯片新機(jī)遇
中國(guó)最有機(jī)會(huì)以弱勝?gòu)?qiáng)的領(lǐng)域,，還在于AI芯片,。寒武紀(jì)，背景是中科院孵化,，目前估值位列全球AI芯片獨(dú)角獸之首,。
在AI芯片這條賽道上狂奔的企業(yè)，主要分三類：針對(duì)自身業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)AI芯片的巨頭,，比如阿里,、華為、特斯拉,；針對(duì)自身業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)芯片的AI創(chuàng)業(yè)企業(yè),，比如這兩天靠著發(fā)布芯片登上新聞聯(lián)播的依圖；還有一類就是寒武紀(jì)之類的AI芯片創(chuàng)業(yè)公司,。
這條賽道能這么火熱,，既得益于中興事件引發(fā)的對(duì)中國(guó)“缺芯少魂”的民族情緒，更得益于AI的特殊性,。AI至今經(jīng)歷了三次浪潮,，之前已經(jīng)有了兩輪鋪墊，這一次又爆發(fā)于互聯(lián)網(wǎng)浪潮興起后,，在此基礎(chǔ)上引發(fā)了激烈的商業(yè)和技術(shù)革命,，因此顯得格外劇烈,。
AI目前的現(xiàn)狀是，落地場(chǎng)景復(fù)雜,，細(xì)分領(lǐng)域繁多,，業(yè)務(wù)差異明顯，除了有我們熟知的幾家獨(dú)角獸外,，還有許多長(zhǎng)尾集中,。但偏偏，隨著這些企業(yè)的算法不斷優(yōu)化,，普通芯片已經(jīng)難以提供滿足他們利用的計(jì)算力,。只有設(shè)計(jì)針對(duì)算法的強(qiáng)耦合的專用芯片，才能充分出芯片的潛力,。
波音737max連續(xù)墜機(jī)悲劇的根源,，足以告訴我們，硬件有問(wèn)題的時(shí)候,，只想從軟件著手修正是多么愚蠢,。不管在什么系統(tǒng)里，硬件軟件的兼容和諧,，都至關(guān)重要,。如果是用來(lái)運(yùn)算的芯片不給力，優(yōu)化AI算法,，只是空談而已,。
傳統(tǒng)的芯片企業(yè)們，強(qiáng)在這么多年積累下來(lái)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),，強(qiáng)在他們?cè)O(shè)計(jì)出的芯片可以更好地找到性能,、成本、功耗之間的平衡點(diǎn),。但這一切都基于我們前文強(qiáng)調(diào)的一個(gè)詞，架構(gòu),。
服務(wù)器,、PC、手機(jī)等等都有各自合適的架構(gòu),，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電路的技術(shù)壁壘,，在需要構(gòu)建新的體系架構(gòu)的AI領(lǐng)域，幾乎蕩然無(wú)存,。
AI企業(yè)在中國(guó)遍地開(kāi)花,。如果說(shuō)AI領(lǐng)域要打仗，AI芯片就是軍火,。無(wú)數(shù)人盯上了這門(mén)生意,，依圖這樣的AI獨(dú)角獸打起了自建“軍工廠”的念頭,，更有無(wú)數(shù)資本聞風(fēng)而動(dòng)想分一杯羹,。值得反思的是，我們所熟悉的那套融資燒錢(qián)打消耗的互聯(lián)網(wǎng)打法,，是正確的嗎,，適用于芯片行業(yè)嗎？
從使用設(shè)備來(lái)看,，AI芯片分為終端和云端兩種,。
終端很好理解,，比如手機(jī)里除了5G基帶芯片，當(dāng)然也需要一些跑AI算法的芯片當(dāng)然也會(huì)需要一些：華為的AI芯片更多的是服務(wù)攝像頭拍出更好的照片,，蘋(píng)果的AI是為了更好的圖像處理效果,。云端芯片也有依圖,、寒武紀(jì)、阿里,、百度等等選手參與，一種商業(yè)模式是先找好架構(gòu),，針對(duì)自身擅長(zhǎng)的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)出契合的芯片,，再自己使用加強(qiáng)自己的算法,，然后對(duì)外直接輸出服務(wù)而不是買(mǎi)芯片,。從算法步驟來(lái)看,，AI芯片分為訓(xùn)練和推斷兩類,。
機(jī)器學(xué)習(xí)一般就分為這兩步：先輸入大量數(shù)據(jù),，訓(xùn)練出網(wǎng)絡(luò)模型；再利用此模型,，推斷新數(shù)據(jù)的結(jié)果（比如語(yǔ)音識(shí)別說(shuō)了什么,，面部識(shí)別此人是誰(shuí)）,。其中訓(xùn)練過(guò)程設(shè)計(jì)海量數(shù)據(jù)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，目前主流選擇是適合并行運(yùn)算的英偉達(dá)GPU,，但這并不是最優(yōu)解,，谷歌為此設(shè)計(jì)出了自己的TPU芯片,，阿里也有此意向,；而推斷環(huán)節(jié)的可用芯片更是五花八門(mén),。
從CPU到GPU，再到偏通用的FPGA芯片和針對(duì)功能定制的ASIC芯片,，其針對(duì)特定AI功能的傾向逐漸加深,。這意味著從通用芯片年代積累下來(lái)的技術(shù)少,，壁壘低,，未來(lái)可探索空間高，機(jī)會(huì)更多,。
更何況,，這些都只是基于馮·諾依曼架構(gòu)的芯片，運(yùn)算器和存儲(chǔ)器分離,，只能單純的提升運(yùn)算速度,，卻很難壓縮數(shù)據(jù)訪問(wèn)消耗的時(shí)間。因此,，類腦芯片的構(gòu)想也逐漸出現(xiàn)在了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界,。
因此可以說(shuō)，AI芯片幾乎是一個(gè)另類的領(lǐng)域,。不說(shuō)是一片空白,，但它至少很新，給了AI芯片從業(yè)者們“回到過(guò)去”重新競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)會(huì),。其中更有國(guó)家隊(duì)的身影和為科技創(chuàng)新注入新活力的科創(chuàng)板問(wèn)世,，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)誕生了無(wú)數(shù)的巨頭獨(dú)角獸，下一顆未來(lái)之星難保不會(huì)是芯片企業(yè),。
當(dāng)然,，賽道熱領(lǐng)域多并不意味著誰(shuí)都可以隨意蹭熱度。國(guó)內(nèi)四大AI獨(dú)角獸之一依圖內(nèi)部人士的看法是：算法即芯片的時(shí)代,，相近的算法和應(yīng)用的需求同樣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生相近的芯片設(shè)計(jì),。由此，也會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng),。
比如以人臉識(shí)別技術(shù)領(lǐng)先著稱的依圖,，和以自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)先的特斯拉，本質(zhì)上都是要有視覺(jué)識(shí)別能力,，這就導(dǎo)致算法對(duì)AI芯片提出了相似的設(shè)計(jì)需求,。“不該說(shuō)今年是AI芯片爆發(fā)的一年,，而是AI芯片交卷的一年,，AI芯片良莠不齊的亂象即將面臨考核,。”上述依圖內(nèi)部人士表示,。
結(jié)語(yǔ)
細(xì)數(shù)半導(dǎo)體行業(yè),，PC時(shí)代誕生了英特爾，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)造就了高通和蘋(píng)果,，5G和人工智能時(shí)代這個(gè)全新的機(jī)會(huì),，誰(shuí)又能成為霸主呢？
不管是追精度,、還是設(shè)計(jì)新架構(gòu),、亦或是給晶體管裹鐵皮，甚至是直接追求化學(xué)物半導(dǎo)體（泛指各種不以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料）,，芯片到底該怎么追,，很難講，但可以肯定的是,，能不能成為AI時(shí)代里的Intel,，跟能不能打敗現(xiàn)在的Intel基本沒(méi)有關(guān)系。
這已經(jīng)是一種幸運(yùn)了,，中興事件給我們敲響的警鐘,，余音繞梁， 5G時(shí)代AI時(shí)代我們沒(méi)有理由不奮起直追,。
想要中國(guó)芯,，這是最好的年代。
作者：郭一刀