離一顆真正的「中國芯」，我們還差多遠？-我們錯過太多太多，以至於……
（預計閱讀時間10分鐘）
中興晶元事件，這些天引發了極大的關注。然而，對於一個晶元行業曾經的金牌銷售來說，我一直沒有覺得這事兒會給中興帶來多大的實際影響，儘管看上去（或者從中興領導層的表態中發現）事態很嚴重。
為什麼我會這麼認為呢？
道理很簡單-你可以用行政命令禁止全部的晶元廠商向某家公司出售晶元、技術等產品，但你不可能禁止整個生態中的供應鏈。具體來說，就是特朗普可以禁止直接銷售晶元給某家公司，但不能禁止這家公司從整個市場來採購晶元。除非，「老特」準備禁止美國晶元在全球市場上的銷售。否則，即便是對中國的整個晶元市場都禁售，也還是有辦法拿到晶元的-可能貴點、採購速度慢一點。
這就像那些美國在面上絕不可能直接賣武器給他們的，在美國人眼中是徹頭徹尾的恐怖主義分子的國家，還是拿著美國的機槍、手雷、導彈對付美國大兵一樣。
（我不敢...）
禁止生態供應鏈的難度極大，不是一國總統就能說了算的。
當然，就算是要求各大美國晶元廠商對中國市場全面禁止，我估計也不是「老特」一個人能說了算的。如果真敢這麼干，那對美國晶元公司的影響就太大了。在國內電子企業還沒倒閉的時候（我們有得是辦法採購民用晶元），他們自己先倒閉了也未可知。
然而，這條新聞引發了對中國芯的探討。坦白說，作為晶元的業內人士（幾年前），我們當時還真的特別誠懇的認為，既然已經有了現成的（民用級）晶元，何必還要去自己研發呢？晶元的研發的確不是投個幾億、十幾億就能完成的事情-100億是起步價。這樣想也是有道理的，畢竟，假如你住在樓里，已經有打通的下水道了，你幹嘛非要自己另外挖一條？就算你說，我有錢，我樂意挖，大樓的設計師也不見得會同意，你樓下的鄰居也不見得會同意。
所以，那時候我們認為，即便是要做晶元，我們也要研究軍品級別的晶元-在工作環境溫度範圍、穩定性、速度等方面超過民用級。
沒想到這次「老特」來了這麼一下，讓整個國家開始再次思考做自己的晶元。其實，這事兒我們一直都在思考、都在投入。但為什麼到現在還沒有特別明顯的效果呢？除了大家說的投入不夠，或者單獨依靠制度不能吸引用戶之外，還有沒有其他的原因呢？
我想就這個發表一些個人觀點：
晶元製造是生態系統的對決！複雜度極高！
如果用一句話來表述，那就是晶元製造不單單是晶元製造的問題，而是生態系統之間的對決。
什麼意思呢？
大家先思考一個問題，我們用晶元幹嘛？（這些東西黑乎乎的，也不能吃。）
晶元當然是用於製造電子設備的，比如我們用的電腦、手機、Pad、藍牙耳機、音響、電視機以及讓手機有信號的基站設備、能上網的路由器、等等等等，都需要晶元來實現其功能。從這個角度來看，基本上整個數字時代就是建立在晶元的基礎上的。另外，像大數據、雲計算、人工智慧、虛擬現實、機器人等行業的發展更離不開晶元。
網上文章所說的35納米、28納米的生產工藝，其實就是在說晶元電路當中的最小工藝尺寸。如果能做到更小的尺寸，我們就能在更小面積的材料上，完成更多的計算、存儲等單元的布局，實現設備的小型化。同時，新興的半導體工藝還能提高晶元內部的運行速度，這也是為了提升計算速度。所以，電子設備功能的提升其實就是小型化，處理速度快、以及功耗低（耗電量低，待機時間長）等方面的提升。
因此，我們想要的並不是晶元，而是這些電子設備性能的提升。只是晶元在這裡扮演了極其重要的基礎作用-有點像蓋房子的地基一樣，所以必須採用更好的晶元產品，才能達到我們的目的。
那麼，種類豐富的電子設備功能的提升，除了要晶元技術的支持外，還需要什麼呢？答案是：軟體。
現在，任何一個電子設備，都需要軟體支持。即便是那些沒有人機界面的設備，比如最普通的音響，按一個按鈕就能工作的那種，其MCU（單片機）里也運行著軟體。有人機界面的智能手機、電腦、網站伺服器等就更不必說了，它們需要更複雜的操作系統軟體來支持。
還有一個提升電子設備性能的關鍵，就是怎麼組合？只有晶元不行、只有軟體也不行。晶元的種類很多、軟體的種類也特別豐富，它們好像一塊塊積木，工程師們要把不同性能的晶元依靠電路板鏈接起來，為他們編寫適合的嵌入式的軟體（晶元運算命令），複雜的設備還得編寫相應的操作系統軟體。
其實，國內的很多知名電子設備廠商，就是做最後這個環節的：組合硬體和軟體-搭積木的工作-行業里稱之為「系統集成商」。
最終的電子產品是通過系統集成商這個環節之後，才被製造出來並有實際應用效用的。所以，在「老特」沒這麼喪心病狂之前，大家都津津樂道地做著系統集成商的工作，購買原料-晶元、設計電路板和軟體、設計外殼（工業設計）、製造產品並銷售。
後來有人發現，電子設備的市場競爭太激烈。很多國產的電子設備，比如智能手機的整體利潤率也就在10%左右，而晶元的利潤率可以達到70%。材料利潤高、貴，限制了國內電子產品的競爭優勢。於是，在系統集成領域內乾的風生水起的公司，開始有了更高的追求-設計並製造晶元。
製造晶元
晶元製造的過程非常複雜，否則，把一堆海沙當中不值錢的硅材料，變成一顆顆黑麻麻的晶元就能賺70%利潤，這種暴利行業堪比販毒。如果沒有一定的技術門檻，大家早就蜂擁而至了。
簡單總結下來，晶元製造需要這麼幾個流程：
數字晶元製造：
1：設計
這裡的設計又分為前端設計和後端設計。進行晶元設計時，頂級高手可以直接設計ASIC專用晶元。但隨著數字晶元的規模越來越大，功能越來越複雜，現在較為通用的設計思路是用FPGA來實現晶元功能的驗證，再去通過後端設計流片。
這裡的知識相當複雜，非專業類的讀者可以忽略。我在知乎上截取了一些關於數字晶元設計的流程，供大家了解其複雜性。一般人不用去鑽研這個啦。
（大學時學到這個，我立即就沒興趣了，現在想想，應該好好學來的......）
2：生產
經過這些「他不認識你，你也不認識他」的設計流程，一顆數字晶元就可以去台積電和台聯電流片生產了。但，就僅僅是生產這個環節，也有大量的工作要做。比如，前期樣片需要驗證，不通過就要回去改設計；通過了再去看一些質量指標。晶元行業要求的最大壞片率是百萬分之5，也就是一百萬顆晶元當中，不能超過5片是壞的。這就要求生產技術十分過硬。台積電和台聯電在這方面的積累了數十年，才達到這個水平。不過，好在它們是台灣的企業-你懂的。
3：市場
真正的ASIC流片，對數量要求非常高。所以，你必須要保證設計出來的晶元有很大的市場。如果沒有這個把握，一般的電子設備生產商和製造商，在開始驗證市場的時候，都是採用FPGA或者CPLD這些白紙式的數字晶元來實現產品功能的。道理就像，你想寫一篇文章，但不知道讀者願不願意看，看得人多不多，那就找幾張白紙或者方格本，先把文章寫下來，給少數人試看。大家覺得好，再大規模印刷的道理一樣。因此，一款晶元能夠滿足市場需求，也需要漫長的時間來驗證。
4：銷售
大的晶元公司為了出售自己的產品，都會請很多被稱為AE（Application Engineer 應用工程師）的人。這個團隊會用公司最新的晶元，設計出一些功能完善的演示板，來推廣自己的晶元。電子設備廠商們，往往只需要在這些功能齊全的通用開發板上，做一些個性化的修改。這樣，就完成了自己的產品原型。然後，拿著這些原型，去完成自己的電子產品生產流程。
（偶以前帶著團隊賣了不少這種開發板，現在想想，早知道不賣了）
開發板的水平優劣，是造成晶元公司銷售能力強弱的差別之一。為啥國內的系統集成商們很依賴美國的晶元廠商，原因也就在於此。他們平時都是用人家的晶元，人家組織力量開發好的功能板，拿過來修修改改就出產品了。這就好比，一旦你依賴了某種服務，當提供服務的人突然翻臉，光適應這種變化，就夠你一嗆。
就像很多老闆最怕跟了自己好幾年的貼心秘書離職，突然之間一切都亂套了（所以才有人想方設法的把秘書變成老婆，除了眾所周知的原因外...）。
（求求你，嫁給我吧，不能沒有你）
5：開發軟體
少數購買晶元的系統集成商，還是很有節操的，比如用到FPGA和CPLD的電子設備廠家，為了實現自己產品的創新功能，就不得不去做一些「搭積木」的開發。這時候，晶元公司就要為他們提供一些開發軟體，用於給晶元編程和調試。之前軟體要收費，現在免費的多了，晶元廠家從晶元銷售中來賺錢。
開發軟體的優劣，直接決定了用戶是否樂意用你的晶元。誰也不願意自己熬夜寫了好幾宿的C嵌彙編（就是一堆代碼）被軟體瞎報錯，或者不報錯，一到真正運行時，啞火。
開發軟體的可靠性十分重要。在我熟悉的FPGA行業中，世界上三大巨頭XILINX 、ALTERA、LATTICE(可悲，清一色的美國公司），排名前2位的，就是因為軟體好用，所以一直壓著第三名。去年，咱們中國想收購LATTICE，最差的這個，還被美國政府干擾，沒買成。XILINX有幾個高管出來做了一家叫SiliconBlue （業內簡稱SB，這名字起的真夠牛的）的公司，最後還是因為開發軟體太爛，賣給了LATTICE。
可編程邏輯門晶元世界三大巨頭：
（偶工作過的地方，後悔為虎作倀啊...）
（偶也在這裡工作過，全是眼淚...）
（當時被我鄙視的千年老三，就知道便宜、便宜，軟體一塌糊塗，居然中國想買的時候，它不賣，繼續鄙視它）
那你可能會說，這有啥啊，咱們也設計一個牛逼的開發軟體就行了。事情沒那麼簡單-這些軟體，比如XILINX晶元的一系列開發軟體，都是經過幾十年的迭代、糾錯、不斷完善才到今天這個水平的。一開始，從小規模的邏輯運算驗證，開發工程師們反饋，說這不行，那不行，XILINX就改。到現在大規模的開發，一路改下來，才不至於亂報錯，或者有錯不報（這個最狠）。這...不是有錢、有人就行的，必須要時間的積累，和用戶使用以及反饋。
你也許認為，我們中國人愛國一點，從頭慢慢來，現在的迭代速度也快，人才也多，抓緊趕超不就行了么？呃... 這是不太可能發生的。因為人家建立了「生態級的先發優勢」。
6：生態級的先發優勢
當時（long long time ago），沒有數字電路晶元，所以大家不得不用二極體、三極體（別問我這是啥）來搭建數字的邏輯電路。
（真空管-看這個頭就不好惹）
後來，出現了小規模的數字集成電路，效率可比自己搭高多了。因此，即使那時候，軟體不好用，也有很多電子工程師熱切地使用新的數字晶元。而且，那時候用晶元製造出來的電子產品，又小又靈活（相比於用真空管搭建的磚頭來說），實在是當時的優勢產品啊。消費者也願意花錢購買。
可現在如果你翻過去從頭開始，電子設備已經發展到如此地步了，就相當於你準備用馬車和汽車賽跑，肯定會輸掉很多市場。在這漫長的發展過程中，經過無數次迭代，無論是從晶元硬體還是開發軟體上，我們都落後了一大截。不單單是一個方面落後，而是處處落後。因此，他們就有了「生態級的先發優勢」。
所以，綜合上述要點，單純解決了晶元本身的問題，比如開發出光刻機啊，是不能徹底解決問題的。
（不服比比看誰快）
7：完備的知識產權保護
最「可恨」的是在這個生態先發優勢裡面，人家建立了完整的知識產品保護。
這包括：技術、協議和實現方法。而且，美國的發明專利特別的嚴格，只要你跟他做出來的東西是一樣效用的，即使不按照他的流程來做（自己創造一個新流程）也是侵權。
（科技老大的流氓程度可不一般）
還好，WWW、TCPIP協議的發明人都放棄了專利的申請。802.11的協議，是澳大利亞人發明的，否則，我們就有可能用不了互聯網、WiFi。這就嚇人了。
但我們在晶元製造過程中，一旦遇到專利問題，不管怎麼樣，都是要支付「買路錢」的。而且，也的確沒辦法各個都搞差異化，也搞不了差異化。
假如，你非要換個通信協議來設計WiFi，那人家也不認啊，人家的設備不和你溝通。所以，中興想在5G上發力，想以自己的技術來詮釋下一代通信技術（強烈點贊！），估計也就是這點惹到「老特」了。
上面這些麻煩還只是數字晶元領域內的
下面來說說模擬晶元：
記得剛上大學的時候，實驗室的一位教授說，模擬電子這門課，有個外號-魔鬼電子。
剛入門的我馬上認為完蛋了，覺得自己報考了一個詭異的專業。這個專業之所以詭異，原因在於，一旦信號的頻率進入高頻範圍，很多事情就不是通過計算和邏輯能夠理解的了，必須依靠實踐經驗。
可以說是名副其實的魔鬼電子。
舉個例子來說明一下：在一次微波傳輸的實驗中，我們用銅片，做了兩個光滑的導電平面，把它當成微波信號的發射和接收天線。
可是無論怎麼調整位置、增加信號強度、縮短距離，接收端那邊就是收不到發送的信號。這過程就像大學時候學情書，你寫的嘔心瀝血，對方看了以後完全麻木，石沉大海。你再怎麼揪心，也白搭。
折騰了兩天也不行，趕緊請我們的「魔鬼」教授來了。他看了看，從工具箱里拿出一個銼（你沒看錯，就是很麻麻的那種銼），在發射端和接收端光滑的銅表面上，銼了兩個詭異的圖案，完全沒有任何邏輯，也不是什麼正規的圖形。
（這也是科學，你以為呢？）
銼完了，他讓我們再試試看。
信號發生器一打開，接收端的示波器上立即出現了完美的信號波形，和發射端的一模一樣。就像你一直寫情書，都沒用，突然有天，不知道啥原因，可能是知道你爸比較有錢，女神就開始主動拋媚眼了。
這就魔鬼電子。越是高頻信號，越是如此。而模擬晶元，就是要把這個邏輯運用到小小的晶元當中去。（銼這兩下，就可以申請專利了）
你可能不知道高頻有啥好處，高頻意味著抗干擾，傳輸距離遠。舉例來說，我經常去的那個廣播電台，FM99.8就是99.8兆（百萬）赫茲的高頻信號廣播。但是我說話的聲音，以及喝水喝多了打嗝的聲音，其實就是20-20000赫茲的信號（你的也是）。沒有99.8兆赫茲作為「高鐵」，你別想坐在車裡打開收音機聽到我打嗝的聲音（我也聽不到你的，），除非你和我坐在一起，我還得舉個喇叭朝你喊。
衛星、電話、通訊，都得用模擬高頻信號作為「高鐵」才能傳播有效信號。而一旦進入高頻，就神鬼莫測，必須有強大的經驗積累才能攻克難關。
操作系統：
好了，就算上述問題都解決了。你還要有個操作系統。啥叫操作系統，就是蘋果的IOS和谷歌的安卓以及你的Windows。這個操作系統軟體是應用軟體、硬體軟體中間的平台型軟體。沒有它，你根本無法與這群黑麻麻的晶元互動。
這個軟體的迭代，不用我說你也知道了吧。每次你打開電腦，比爾蓋茨讓你更新軟體時，就是一次迭代。迭代就是根據全世界人民的使用情況進行的修改Bug(錯誤、漏洞）的優化。
除非你讓全世界人民，或者全中國人民從頭開始，放棄Windows，放棄IOS、放棄安卓，用你的不知道啥時候會死機的軟體，然後一步步迭代到同等水平，才能全面戰勝這些美國佬。如果你說服不了大家（實際上很難辦到，因為用戶體驗會大大受到影響，工作效率降低；因此就算大家特別愛國，非要用國產的軟硬體，在電子設備成品的產品質量方面也會落後一大截，可能會讓設備商失去自身的市場），你都不知道該怎麼改進？根本沒人用，也沒有反饋。
以上的每個環節，都必須要克服，而且進步的速度和步調最好一致性比較高。否則，任何一個環節進步迅速，對於整體的幫助都不大。必須齊頭並進，才有效果，才是高效率的。否則，即便是你有黑麻麻的晶元，也於事無補，不能產生實際的好處。就像奧運會體操團體比賽一樣，只有吊環的水平高，可得不了團體的冠軍。
當然，稍微認真一點的讀者都會發現，即便是在晶元開發的過程中，使用的那些晶元電路設計軟體，也基本上都是美國的。如果你不用這些軟體，或者人家不給咱們用，那就連晶元設計的軟體都要重頭來過，這工作量和時間......
因此，「中國芯」的問題，是一個「生態系統」的對決，而不是一兩項，十幾項的專業因素的對決。要想解決這個問題，就不能用「專才」思維來思考，必須以生態思維來找出路。
那麼，我們能不能跨過這個階段，直奔下一個階段呢。比如從人工智慧領域開始，組建生態系統，而不去在原有的生態里和別人競爭。如果這樣可行，我們就進入了新的生態位置，從更高的維度「截胡」。
（我們可以全面禁止美國人學習打麻將的技術，以便截胡）
我個人認為，在既有的思維模式下，也就是按照移動互聯網、大數據、雲計算這個思路，「截胡」的可能性不大。原因是這相當於你按照別人給你的圖紙、以及隱匿在圖紙背後的思路來設計未來的大廈，那麼，一定會受到別人的限制。
這個問題，我們下周找時間來探討一下，看看有沒有其他的辦法繞過現在的困境？
通過這篇短文的閱讀，相信你可以比較清醒了，中國芯離我們還有很遠的距離。這段距離不是我們一生氣、一跺腳就能趕上的。同時，「老特」對咱們的禁售究竟能堅持多久，能否禁止生態供應鏈，這個尚未可知。如果試著猜想一下，我認為禁售可能不會太久，畢竟現在是一個商業高度發達的時代，不符合商業規律的事情，幹不了太久。且美國總統的後台，也是一些大財閥構成的，顯然，其中肯定少不了半導體行業的財主。
（老特的任期還有2年，嘿嘿）
因此，我粗略估計，「中興芯事件」實質性的危害不會太大，但卻給咱們中國人大大地提了個醒，如果還不立即行動起來，可能會在整個數字時代都受制於人，這可絕對不行！行動，要以生態對決的思維來行動，如果成本過高，就要轉換思維方式，另闢蹊徑。
那麼我們有哪些「蹊徑」可以開闢呢？咱們下周再一起討論。
TAG:大客創新 |