【文/科工力量專欄作者 鐵流】

日前，何祚庥院士在社交媒體上表示，要搞懂一件事必須重視基本理論，要做好芯片必須重視基本理論的重大意義。鐵流認為，何祚庥院士的話大方向是正確的，只是在局部值得商榷。要想半導體技術(shù)上趕超西方，我們必須重視基本理論。

工業(yè)界代表了半導體技術(shù)的理論前沿

基本理論包含范疇非常廣，既包含最基本的科學原理，比如萬有引力、質(zhì)能方程這些科學理論，也包含具體實現(xiàn)過程中的技術(shù)細節(jié)。何祚庥院士說的基本理論應當既包含學術(shù)界的科學原理，也包括工業(yè)界的技術(shù)細節(jié)和原理。

半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，其基本理論是成熟的，從晶體管到集成電路，再到超大規(guī)模集成電路，工程師們做的事情主要是如何提升晶體管集成度，如何擴大晶體硅的規(guī)模。EDA工具的出現(xiàn)就是因為芯片硅晶體規(guī)模太大，單純依靠人工布線已經(jīng)不太現(xiàn)實，所以采用EDA工具輔助人工布線。CPU設(shè)計的基礎(chǔ)理論，基本是教科書和論文，基本理論業(yè)內(nèi)周知，胡偉武等前輩編寫的教材已經(jīng)闡述的很清楚，并不存在知識黑洞。

不過，在半導體技術(shù)發(fā)展中，新技術(shù)、新知識層出不窮，比如光刻機的光源從G線、I線，到KrF、ArF、EUV就發(fā)展了五代，哪怕是同一代光源的光刻機，干式與浸沒式也有很多技術(shù)創(chuàng)新。CPU設(shè)計的基礎(chǔ)理論，基本在教科書和論文里，基本理論業(yè)內(nèi)周知，關(guān)鍵在于實現(xiàn)和檢驗的閉環(huán)，很多技術(shù)細節(jié)都屬于know how的范疇，比如怎樣提高CPU互聯(lián)帶寬，這就需要相應的理論支撐，又比如提高單核性能，這也需要相應的理論支撐，還比如怎樣讓CPU主頻提高的4G以上，同時不降低CPU性能，且CPU功耗不過度發(fā)燒，這也有很深的學問。

可以說，核內(nèi)的緩沖理論、控制器的緩沖理論、主頻提高理論等都非常重要，如果沒有充分掌握這些理論，就很難設(shè)計出高性能的CPU。

當下，對于數(shù)學這類的純理論，學術(shù)界尚有很強的話語權(quán)，但到具體的工業(yè)門類，在基本理論研究方面，工業(yè)界已經(jīng)遠遠領(lǐng)先于學術(shù)界。還是拿CPU為例，當下對CPU了解最透徹的不是大學和科研院所，而是英特爾、AMD這樣的商業(yè)公司，工業(yè)界在人力、物力、財力上已經(jīng)超過任何一所大學或科研院所，單靠學術(shù)界自己的力量，只能在一些新興領(lǐng)域探索，對于CPU、GPU、NAND、FPGA等芯片已經(jīng)無能為力。事實上，在很多關(guān)于體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的國際學術(shù)會議中，作報告的人往往有英特爾、AMD等公司背景。就國內(nèi)而言，龍芯、申威、飛騰是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的領(lǐng)頭羊。

當下，在一些純理論方面學術(shù)界尚可圈可點，但在半導體技術(shù)上，工業(yè)界才代表了半導體技術(shù)的理論前沿。

國內(nèi)企業(yè)在理論創(chuàng)新上落后于外商

一直以來，中國ICT公司更加重視商業(yè)推廣，而非基本理論，更加重視應用層技術(shù)，而非底層技術(shù)。

具體來說，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司推出了大量瀏覽器，但這些瀏覽器基本都是基于谷歌、火狐、IE等國外瀏覽器內(nèi)核二次開發(fā)的換皮瀏覽器。

國內(nèi)企業(yè)推出了很多操作系統(tǒng)，但這些操作系統(tǒng)沒有自主編寫的內(nèi)核，基本是基于Linux的發(fā)行版（Debian、Fedroa），或是AOSP二次開發(fā)的產(chǎn)物。

國內(nèi)企業(yè)推出了很多所謂的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，但其中除了達夢屬于四十年迭代演進獨立自主研發(fā)，其余數(shù)據(jù)庫絕大部分都是基于開源數(shù)據(jù)庫做修改，甚至不乏引進IBM Informix包裝為國產(chǎn)的案例。

國內(nèi)誕生了海思、展銳、瀾起、華芯通、宏芯等一批CPU公司，但無一例外都是引進ARM、英特爾、IBM、高通等公司的CPU核，自己完成SoC設(shè)計，在底層技術(shù)上依賴外商。

國內(nèi)誕生了一批GPU公司，格蘭菲技術(shù)源自S3，芯動科技購買了Imagination的GPU核，還有一些公司雖然標榜自主設(shè)計，但其實也購買Imagination的GPU核，或使用英偉達開源的代碼。

國內(nèi)誕生了一批云計算大廠，但硬件上依賴X86或ARM服務器，軟件上依賴開源......

凡此種種，國內(nèi)企業(yè)在基本理論和底層技術(shù)上與外商有著不小的差距。國內(nèi)企業(yè)在商業(yè)上取得的成功，更多是基于中國這個平臺，有中國人民、中國政府、中國市場作為其后盾，這些ICT企業(yè)的成功是商業(yè)模式的成功，而非技術(shù)的成功，成功的底層邏輯是中國的規(guī)模優(yōu)勢和工程師紅利，這些巨無霸公司的體量規(guī)模與技術(shù)底蘊并不相稱。

事實上，中國企業(yè)當下屢屢被西方卡脖子，就是因為在基本理論上不如人，在底層技術(shù)上不如人，在過去幾十年里，習慣于“拿來主義”，習慣于“與國際接軌”，習慣于“跟在洋人身后吃土”，“在洋人地基上造房子”，進而導致能力蛻化——國內(nèi)企業(yè)習慣于基于開源軟件做修改，習慣于買國外IP設(shè)計芯片，因為這樣短平快，能夠快速推出產(chǎn)品。但很多東西因為別人已經(jīng)給你做好了，你就從來沒做過，也就沒有這方面的能力。國內(nèi)企業(yè)習慣于購買ARM的IP設(shè)計SoC，長此以往就只會基于成熟的商業(yè)IP設(shè)計SoC，不具備獨立設(shè)計高性能IP核的能力，一旦ARM斷供就失去芯片迭代能力。

中國芯片產(chǎn)業(yè)不如人，一個表現(xiàn)是很多know how的技術(shù)細節(jié)并沒有掌握——同樣的DUV光刻機，臺積電可以加工5nm芯片，而且保持較高良率，境內(nèi)的晶圓廠就做不到。英特爾使用45nm工藝就可以把主頻飆到3Ghz，國內(nèi)CPU設(shè)計公司使用臺積電7nm工藝，主頻才勉強達到3Ghz，這就是差距。

我們現(xiàn)在搞轉(zhuǎn)型升級，就是要在基本理論上追平乃至超越西方，將來去卡西方企業(yè)的脖子。在反復被卡脖子的當下，個別人用中國企業(yè)在規(guī)模上取得的成功，來論證中國企業(yè)在基本理論上超越了西方公司，這無疑是罔顧事實，妄自尊大。

基本理論與商業(yè)策略并重

一直以來，國內(nèi)商業(yè)公司普遍存在重應用，輕基礎(chǔ)，重視商業(yè)模式創(chuàng)新，輕視基本理論突破的現(xiàn)象。在底層技術(shù)上國外的技術(shù)能買就買，有開源的則隨便拿。相比之下，很多軍工領(lǐng)域，由于幾十年來一直被西方制裁，只能自主研發(fā)，反而結(jié)出了豐厚的碩果。

類似的情況也發(fā)生在俄羅斯，由于俄羅斯在俄烏沖突前可以從中國和西方買買買，導致工業(yè)基本吃蘇聯(lián)老底，甚至在局部工業(yè)門類上相較于蘇聯(lián)還有所退步，鬧出研發(fā)新裝備需要靠“考古”的荒誕劇。作為對比，伊朗由于一直被西方制裁，只能靠自己，幾十年如一日反而弄出了些東西。

當然，半導體產(chǎn)業(yè)和軍工產(chǎn)業(yè)，特別是何祚庥院士從事的核武器還是有很大區(qū)別的，因為核武器是戰(zhàn)略威懾武器，可以全國人民勒緊褲腰帶，聚集頂尖科學家和工程師，不考慮經(jīng)濟回報研發(fā)核武器。半導體公司是需要盈利的，因此必須充分考慮自身的技術(shù)能力和市場的需求，必須用上一代產(chǎn)品在市場上銷售回籠資金，才有資本去研發(fā)新一代產(chǎn)品，核武器則不需要考慮這一點。

半導體產(chǎn)業(yè)鏈長，原材料、設(shè)計、制造、封裝測試等方面的技術(shù)細節(jié)繁多，且需要整個產(chǎn)業(yè)鏈幾百萬工程師齊心協(xié)力，需要非常深厚的技術(shù)底蘊和非常強的動員協(xié)同能力，任何一個環(huán)節(jié)都不能掉鏈子，這需要囊括歐美日韓臺的人口基數(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，而核武器對人才和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的要求低很多，朝鮮這樣的體量也能夠支撐核武器的開發(fā)。

要開發(fā)核武器，掌握基本理論，技術(shù)過硬就可以。想要把半導體產(chǎn)業(yè)做起來，光有技術(shù)是不夠的，必須要有敏銳的商業(yè)嗅覺，必須找到市場嵌入點循序漸進。歷史上技術(shù)實力不俗，但商業(yè)策略失敗的半導體公司比比皆是，英特爾在CPU上打敗DEC、MIPS、SUN、IBM等公司，靠的就是商業(yè)策略，當時英特爾的CPU是幾家里最弱的，靠的就是橫向整合產(chǎn)業(yè)生態(tài)把競爭對手全部擠死、熬死。現(xiàn)在自主CPU中的申威在高性能計算方面處于國際頂尖水平，但在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育上不如人，國內(nèi)新上馬的商用超算依然以國外芯片為主，如何把技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為商業(yè)利潤，這也是一門學問。

半導體產(chǎn)業(yè)一個特點就是高度壟斷，任何一家細分市場，一般就2家巨頭獨大，比如CPU行業(yè)里的英特爾和AMD，GPU行業(yè)的英偉達和AMD、FPGA行業(yè)的賽靈思和阿爾特拉，這種壟斷使后來者在商業(yè)市場的前行道路基本被封死，這就加大了后來者崛起的難度。

目前，國內(nèi)ICT大廠的技術(shù)路線和商業(yè)策略依然是“跟在洋人身后吃土”，比如在CPU上綁死X86或ARM，即便屢次被制裁依舊“癡心不改”。本質(zhì)上說，這種現(xiàn)象是這些ICT大廠在享受過去幾十年全球化紅利之后，形成的路徑依賴，因為過去這么做可以發(fā)財，幾十年下來也只會干這個，從底層技術(shù)上另起爐灶，自主研發(fā)，對于國內(nèi)ICT大廠而言比較陌生。

未來，那些無法做到另起爐灶，獨立自主研發(fā)底層技術(shù)的企業(yè)會逐步褪去身上的光環(huán)，那些只會“在洋人地基上造房子”的公司，會成為“跟在洋人身后吃土”的2.0版本。那些既能把基本理論搞明白，又能在商業(yè)模式上有所創(chuàng)新的企業(yè)，會成為新時代的弄潮兒。

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