而这样的结果,原因已经人尽皆知,美国的疯狂制裁,遏制华为这类中国半导体企业。就是为了限制中国半导体产业的天花板高度,你可以做得比别人好 但是你不能超过我,归根到底就是钱。
目前中国每年的半导体产品进口额,已超过三千亿美元。贸易逆差超两千亿美元。这样的逆差是什么概念?也就是说我们每年要给半导体全球产业链上的国家,贡献两千多亿美元,两千亿美元的外汇又是什么概念,我们每年的原油进口额不到两千亿美元。随着中国互联网的全面扩大,半导体产品进口已经悄无声息地成为进口商品第一大项目。如果我们在半导体上取得突破,某些人不仅会失去全球最大的客户,还会被自己的客户抢去饭碗,也正是因为这样的逆差,我们更要下定决心发展自己的半导体产业。
目前旧版的EDA软件还能用,各种公版芯片架构也还没被限制授权。华为芯片设计水平依然能处于世界一流水平,麒麟9000芯片制程已经缩小到5纳米级别。能够媲美苹果旗舰芯片。其实,看美国人有多紧张,就能知道今天的华为有多出色。目前被抓住咽喉的是如何把设计变成产品,至于为什么说是目前,不言而喻,EDA设计软件停更 架构限制授权,都会成为美国接下来的限制工具。目前美国砍向华为的大刀是让华为喘不过气来的荷兰阿斯麦尔EUV光刻机。我们不生产芯片,我们只是光刻机制造商。这是一家一年卖222套机器,净利润就有14.67亿欧元的光刻机垄断企业。
阿斯麦尔也是全球唯一一家,能够提供7纳米及以下制程的企业,为什么这么牛X的企业不在法国,不在美国。而是在一个以发达农业著称。全球工作时间最短的荷兰。
1984年阿斯麦尔和飞利浦合资成立阿斯麦尔,后来阿斯麦尔买下了飞利浦的股份,成为阿斯麦尔独资公司。成立之初只有31名员工,那时候的光刻机还是日本和美国企业的天下。
一直到2007年,阿斯麦尔都没办法在尼康面前抬起头,直到台积电的工程师林本坚提出浸润式光刻机。阿斯麦尔翻身的日子来了。日美没有光刻机公司愿意和台积电联合研发浸润式光刻机。阿斯麦尔决定赌一把,和台积电合作,最终成功实现了132纳米的芯片工艺。一把把尼康甩在身后,阿斯麦尔的EUV光刻机迅速走红。台积电、英特尔年年砸钱抢着要,荷兰只是阿斯麦尔的注册地背后是整个欧洲和美国的支持。德国工业的蔡司镜头,Cymer的光源技术,HMI的电子束检测设备等。阿斯麦尔自然也受到美国的监管和扶持,也正是因为荷兰实力较弱,把阿斯麦尔放在荷兰让美国人很放心。
两年前我们好说歹说,为荷兰送去天价的贸易订单,换来阿斯麦尔2019年向中芯国际,交付两台极紫外EUV光刻机,但是这两台光刻机目前来看已经是化为泡影。等到若干年后阿斯麦尔履行合同已经是老旧产品,人类文明发展到如今,一块芯片是目前人类文明最为顶尖的体现,一台顶级光刻机是比航母战斗群还要致命的国之重器。
美国人自然要牢牢抓着光刻机,美国掌握全球半导体产业的话语权这点不奇怪。要分析的是美国为什么会掌握着全球半导体产业的话语权,向来在 科技 领域藐视美国的日本,为什么突然显得无声无息。
早在1946年,世界第一块PN结型晶体管在美国人威廉·肖克利的手中诞生。1960世界第一块硅集成电路在美国仙童半导体公司出现。标志着半导体产业进入“硅”时代。彼时的日本还是一个意气风发的少年,完全看不出是首都被炸得满目疮痍。两个城市挨过原子d的国家,战后的日本人什么都想做 也什么都能做。对于半导体而言,日本人志在必得。
1955年,索尼成立仅十年,开始涉足半导体产业,用来制造收音机。日本企业纷纷加入生产,大量爆款收音机涌入美国。十年后的1959年,一年内日本就制造了8600万个晶体管直接超越美国成为世界第一晶体管生产国,真的是初生牛犊不怕虎。日本又在一个行业超越了老大哥三菱、京都电气等也在日本政府的扶持下,在美国技术的基础上 涉足半导体产业,这种上下一心通力合作的单一民族国家,不可谓不可怕。
1973年石油危机爆发。经济衰退,欧美家庭加不起油也买不起电脑,半导体产业衰退。日本人的卡西欧计算器遭遇了滑铁卢。美国人又研发出了更先进的 IC集成电路。日本人就从危机中看到了机会,日本迅速落实DRAM制法革新,日本政府出资320亿日元。民间企业抱团出资400亿日元。差不多有2.36亿美元 这是70年代,日本VLSI 技术研究所由此成立,专攻电子计算机领域。日本最终实现了DRAM的全国产化,DRAM这个东西很常见,也就是现在计算机上的内存条,是一种作为存储功能的半导体元件。而这时候的中国,选择了解决温饱加强国防 科技 为优先的道路。
日本人没炸出核d,却炸出了一个半导体。日本继续投入研发在半导体的道路上迅速超越了美国。SUMCO、京瓷、东京电子等很多现在耳熟能详的日本企业在当年都是日本半导体产业链上的功勋企业,而在最关键的光刻机领域,日本也实现了国产化。尼康光刻机誉满全球。没错,早期的世界光刻机霸主是尼康。
1985年日本半导体市场占有率超过美国。日本企业占有率达53%,美国仅37%,拿得出手的公司只有德州仪器、因特尔、摩托罗拉,此时欧共体占12%。主要由飞利浦的阿斯麦尔贡献,当年谁也没想到这家阿斯麦尔才是最后的赢家。说个题外话,这一年的韩国也有1%的市场份额。总之,全球半导体产业已经由美国转移到日本。而且日本半导体已经强大到难以想象,用形容美国的词来说,就是一超多强。
除了战后美国要扶持日本,更因为日本自己就是一个DRAM大市场。仅 汽车 产业一块 每年就有源源不断的订单,而美国的半导体订单更多的是来自军方,其实看很多产业 美国和日本都是亦敌亦友的存在,不过是兄弟又能怎么样,本来是我吃肉你喝汤,现在把我的肉都吞了。
在PC还没普及的年代,全世界已经知道未来的工业引擎一定会从内燃机转移到半导体芯片上。正好赶上80年代国际局势缓和,日本在远东的政治作用下降,美日之间的贸易问题反而浮出水面。
仅在1985年,日本就给美国送去了497亿美元的贸易逆差。美国人对日本半导体产业的崛起已经不想忍了,美日半导体战争爆发,今天在中兴、华为身上发生的。在上个世纪的日本已经上演过。
第一波被针对的日本企业是三菱和日立,FBI假扮成IBM的员工,把10卷包含商业机密的文件,主动发给日立公司高级工程师林贤治。这位不幸的工程就这么上钩了。
1931年的南满铁路路轨和1937年的卢沟桥。日本人也是同样的手段 现在自己也要挨炮了,日本企业窃取美国技术的新闻迅速传开,日本威胁论也在美国大行其道。
1989年美国人最喜欢做的民意调查显示,68%的美国人认为日本是最大的敌人。第一次美日半导体谈判,美国要求没多的半导体,在日本的市场提升到20%~30%。建立价格监督机制。终止第三国倾销。加上一份《广场协定》和房地产增值,日本陷入经济泡沫。没办法,如果不让美国芯片进入日本市场,老大哥的各种的制裁让你不得安生,就不给你国防扶持。
1986年7月31日日本人签下了条约,但是美国半导体企业还是不争气,老爹都这样铺路了 市场份额还是不及日本企业。日本给美国制造的贸易逆差扩大到了586亿美元,美国人软硬兼施,先是在二战后第一次向日本低头,肯定日本半导体行业主动涨价。
1987年东芝事件被曝光,美国趁着东芝私自给苏联出口大型铣床为由,对东芝好一顿胖揍 目的自然是要打压东芝的半导体生产,1989年再次和日本签订了不平等条约《日美半导体保障协定》。
但是日本的半导体产业真的是小强完全打不死。美国人准备开始搞第三次《日美半导体保障协定》,这一回美国人开始玩起了套路,开始扶持韩国来和日本竞争,这时候全球通讯技术刚好进入1G时代。三星和现在的韩国车一样,凭借性价比出击市场,而日本企业还在走品质路线,所以吃了不少亏。美国帮助三星拿下东芝的半导体生产线 从日本企业挖人。美国对日本进口的半导体产品征税100%,对韩国半导体产品只征收象征性的0.74%,做到这一步 第三次《日美半导体保障协定》没有签署。因为美国的预期已经达到了。
韩国人也真不是吃素的,鹬蚌相争渔翁得利。三星迅速崛起,形成了全球半导体产业以美日韩三国鼎立的局面。
时间到了1995年,死扛了十余年的日本半导体企业终于喘不过气。NEC(第一)、东芝(第二)、日立制作所(第三)、富士通(第八)、三菱电机(第九)这个排名是1995年全球半导体产业企业排名。日本企业交出的成绩单,也是最后的光辉时刻。到了九十年代末期,日本半导体市场不仅被美国超越,还被韩国超越。全球半导体产业从日本转移到韩国,韩国还超越了美国,仅仅靠三星一家公司,而三星为什么能活到现在。
作为韩国最大的财阀,三星的股本有多少是美资,心知肚明,20世纪的最后一年,日本还能喘息的几家半导体企业联合成立Elpida,也就是尔必达。这个尔必达注定是个南明政权。美国人没有手下留情,继续出击,2012年尔必达宣布破产。
日本企业全面退出DRAM的全球竞争,尼康光刻机也在2007年败下阵来,日本半导体行业进入萧条期。回顾日本半导体产业成长的近半个世纪时间,政府牵头避免企业间重复研发,敏锐的嗅觉,超高的良品率,都是日本半导体辉煌的原因。失败的原因也很明显,除了来自老大哥的压力 日本也有自己的内因。
90年代末期,日本半导体公司就没有预期到PC时代的全面普及。在电脑芯片领域完全败下阵来,更别说在现在的智能手机时代分一杯羹了。不过瘦死的骆驼比马大,现在的日本半导体产业,还能老老实实为全球提供硅片、溅射靶材、光刻胶等半导体材料。每年依然赚的满满当当,而美国重新回到半导体产业的头把交椅,整个行业一直拿捏得死死的。
日本半导体产业当年挨打的 历史 ,和今天的华为如出一辙,还有中兴的前车之鉴,证明了一只狼,就算是已经吃饱的狼,不可能喂饱。不断割肉只会削弱自己的实力。在半导体产业上的落后,我们承认,但是我们不认输。由中芯国际已经能生产14纳米级别芯片,理论上可以在未来几年内完成对7纳米芯片的冲刺,而且能自主制造90纳米光刻机,底子还是有的。而摆在华为,中芯国际眼前的掣肘就是这个东西我知道长什么样子,但是我要怎么做出这个样子的东西,一台光刻机难倒了14亿中国人。除了光刻机,还要拿下EDA软件,更高自主性的架构才能设计出更高性能芯片。
这是一条非常长的路,可能是一场长达十余年的没有硝烟的战争。我们也没把鸡蛋放在一个篮子里,随着摩尔定律的逼近。如果阿斯麦尔这几年不能交付2纳米的EUV光刻机,全球半导体产业即将迎来天花板,不然芯片就要从纳米级跳进原子级别,想用 *** 刀原子来建造一座指甲盖大小的超级城市,这就不是地球上的光刻机能完成的了。
其实硅基半导体并不是信息产业唯一的支柱,如果说半导体技术是打开了20世纪的大门,那么叩响21世纪大门的 则是量子信息技术,在集成电路逐渐触及天花板的情况下,量子通信有望实现降维打击。传统的集成电路只能现实0或者1,需要进行大量运算,需要海量电路,属于二进制信息单元,即经典比特,而量子芯片能通过亚原子粒子编码数据,以量子比特进行运算,最大的优势就是能进行叠加态运算。
经典比特需要一次一次运算,需要更密集的集成电路。而量子比特可以用量子状态进行表示能同时进行一百次的运算或者存储,而且量子芯片能摆脱硅基的限制,能改变欧美光刻机垄断的局面。
中国在量子信息技术上已经走在了世界前列,世界首颗量子卫星“墨子号”世界第一条量子通信保密干线、京沪干线都由出自中国科学家之手,芯动不如行动,只要肯做 肯投入、肯合作、沉得住气,距离国产芯片摆脱掣肘的一天 并不会太远。
中国计算50年——中国数字电子计算机的创业历程及领路人
(2006-09-11 16:18:31)
■ 中国科学院院士、北京科技大学教授 高庆狮
编者按: 一转眼,中国的计算机事业已经走过了50个春秋。在《计算机世界》纪念中国计算机事业发展50年的过程中,我们看到,在这50年里,有太多激动人心的创举出现,也有太多令人黯然的无奈穿过。
几代大师为了中国计算机事业的发展鞠躬尽瘁,更多人为了中国计算机产业的前行奋发图强。为此,我们特邀中国科学院院士、北京科技大学教授、中国科学院计算技术研究所终身研究员高庆狮撰写此文,以纪念过往、庆祝成就,同时也警醒现状、激励未来。
50年风雨之后,为了寻求ICT的融合和计算领域的更大发展,中国正在积极酝酿更好的政策环境。2006年8月29日,全国信息产业科技创新会议在京召开。
自从1946年,世界上第一台数字电子计算机在美国诞生,与计算机最邻近领域的数学和物理界的共和国泰斗、世界数学大师华罗庚教授和中国原子能事业的奠基人钱三强教授,十分关注这一新技术如何在国内发展。
中国诞生计算机
从1951年起,国内外和计算机领域相近的其他领域人才,尤其是从国外回来的教授、工程师和博士,不断转入到该行业中。他们当中的很多人,都在华罗庚领导的中科院数学所和钱三强领导的中科院物理所里,其中包括国际电路网络权威闵乃大教授、在美国公司有多年实践经验的范新弼博士、在丹麦公司有多年实践经验的吴几康工程师,以及从英国留学回来的夏培肃博士和从美国留学回来的蒋士飞博士。
他们积极推动,把发展计算机列入12年发展规划。
1956年3月,由闵乃大教授、胡世华教授、徐献瑜教授、张效祥教授、吴几康副研究员和北大的党政人员组成代表团,参加了在莫斯科主办的“计算技术发展道路”国际会议,到前苏联“取经”,为我国制定12年规划的计算机部分做技术准备。当时的代表团主要成员后来都参加了12年规划。此外,范新弼、夏培肃和蒋士飞也加入规划制定中。在随后制定的12年规划中,确定了中国要研制计算机,并批准中国科学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化等四个研究所。
计算技术研究所筹备处由科学院、总参三部、国防五院(七机部)、二机部十局(四机部)四个单位联合成立,北京大学、清华大学也相应成立了计算数学专业和计算机专业。为了迅速培养计算机专业人才,这三个单位联合举办了第一届计算机和第一届计算数学训练班。计算数学训练班的学生有幸听到了刚刚归国的钱学森教授和董铁宝教授讲课。钱学森教授在当时已经是国际控制论的权威专家,而董铁宝教授在美国已经有过3~4年的编程经验,也是当时国内惟一真正接触过计算机的学者。当时我也是学生之一。
钱学森的数学功底的深度和广度几乎涵盖了我们所学的数学的所有课程,而且运用自如,我们作为北大数学系学生,对此感到十分钦佩。同时,钱学森教授也帮助我们具体了解到,数学如何应用到实际物理世界中。
在前苏联专家的帮助下,由七机部张梓昌高级工程师领导研发的中国第一台数字电子计算机103机(定点32二进制位,每秒2500次)在中国科学院计算技术研究所诞生,并于1958年交付使用。参与研发的骨干有董占球、王行刚等年轻人。随后,由总参张效祥教授领导的中国第一台大型数字电子计算机104机(浮点40二进制位、每秒1万次)在1959年也交付使用,骨干有金怡濂,苏东庄,刘锡刚,姚锡珊,周锡令等人。其中,磁心存储器是计算所副研究员范新弼和七机部黄玉珩高级工程师领导完成的。在104机上建立的、由仲萃豪和董韫美领导的中国第一个自行设计的编译系统,则在1961年试验成功(Fortran型)。
国防是首要服务对象
在任何先进国家,计算机的发展首先都是为国防服务,应用于国家战略部署上,中国也不例外。1958年,北京大学张世龙领导包括当时作为学生的王选在内的北大师生,与中国人民解放军空军合作,自行设计研制了数字电子计算机“北京一号”,并交付空军使用。当时中国人民解放军朱德总司令还亲自到北京大学北阁“北京一号”机房参观了该机器。随后,张世龙带领北大师生(包括王选和许卓群在内),立即投入北大自行设计的“红旗”计算机研制工作,当时设定的目标比前苏联专家帮助研制的104机还高,并于1962年试算成功。但是由于搬迁和文革的干扰,搬迁后“红旗”一直没有能够恢复和继续工作。
与此同时,1958年,在哈尔滨军事工程学院(国防科技大学前身)海军系柳克俊的领导下,哈尔滨军事工程学院和中国人民解放军海军合作,自行设计了“901”海军计算机,并交付海军使用。在海军系康继昌的领导下,哈尔滨军事工程学院和中国人民解放军空军合作,自行设计的“东风113”空军机载计算机也交付空军使用。随后,柳克俊领导的国产晶体管军用的计算机,也在1961年交付海军使用。
1958年~1962年期间,中国人民解放军总参谋部也前后独立研制成功了一些自行设计、全部国产化的计算机。
1964年,中科院计算技术研究所吴几康、范新弼领导的自行设计119机(通用浮点44二进制位、每秒 5万次)也交付使用,这是中国第一台自行设计的电子管大型通用计算机,也是当时世界上最快的电子管计算机。当时美国等发达国家已经转入晶体管计算机领域,119机虽不能说明中国具有极高水平,但是仍然能表明,中国有能力实现“外国有的,中国要有;外国没有的,中国也要有”这个伟大目标。
在119机上建立的,是董韫美领导的自行设计的编译系统,该系统在1965年交付使用(Algol型),后来移植到109丙机上继续起作用。
哈尔滨军事工程学院计算机系慈云桂教授领导的自行设计的晶体管计算机441B(浮点40二进制位、每秒8千次)在1964年研制成功,骨干人员包括康鹏等人。1965年,441B机改进为计算速度每秒两万次。
与此同时,中科院计算技术研究所蒋士飞领导的自行设计的晶体管计算机109乙机(浮点32二进制位、每秒6万次),也在1965年交付使用。为了发展“两d一星”工程,1967年,由中科院计算机所蒋士飞领导,自行设计专为两d一星服务的计算机109丙机,并交付使用,骨干有沈亚城、梁吟藻等人。两台109丙机分别安装在二机部供核d研究用和七机部供火箭研究用。109丙机的使用时间长达15年,被誉为“功勋计算机”,是中国第一台具有分时、中断系统和管理程序的计算机,而且,中国第一个自行设计的管理程序就是在它上面建立的。
这些由中国科研人员自力更生、努力拼搏研制出的第一批计算机,代表了中国人掌握计算机的技术水平和成果,证明了中国有能力发展自己的全部国产化的计算机事业。
突破百万到超越亿计算
虽然我国自行设计研制了多种型号的计算机,但运算速度一直未能突破百万次大关。1973年,北京大学(由张世龙培养的、包括许卓群和张兴华等骨干人员)与“738厂”(包括孙强南、陈华林等骨干人员)联合研制的集成电路计算机150(通用浮点48二进制位、每秒1百万次)问世。这是我国拥有的第一台自行设计的百万次集成电路计算机,也是中国第一台配有多道程序和自行设计 *** 作系统的计算机。该 *** 作系统由北京大学杨芙清教授领导研制,是国内第一个自行设计的 *** 作系统。
1973年3月,在全国实际研制目标200~500万次不能满足中国飞行体设计的计算流体力学需要的情形下,时任国防科委副主任的钱学森,根据飞行体设计需要,要求中科院计算所在20世纪70年代研制一亿次高性能巨型机,80年代完成十亿次和百亿次高性能巨型机,并且指出必须考虑并行计算道路。中科院计算所根据国防情报所和计算所情报室提供的国际上的公开资料,分析了1970年前后美国研制的高性能巨型机的优缺点之后,于1973年5月提出“全部器件国产化一亿次高性能巨型机(20M低功耗ECL、电路-四条流水线)及其模型机(757向量计算机、10M ECL、电路-单条流水线)”的可行方案。由于文革中受到严重干扰,以及文革后“走马灯”式良莠不齐的领导乱指挥,尽管在1979年,由亚城负责的20M低功耗ECL电路的集成电路芯片投片已经研发成功,但是最终“全部器件国产化一亿次高性能巨型机”的研发,因为任务变化,最终搁浅。
表1和表2给出了代表中国掌握电子管、晶体管、集成电路计算机技术的发展时间表,水平主要是根据创新的“三性”中的先进性。需要说明的是,表中所列只是代表中国已掌握的计算机技术水平的计算机,其中,带*的103、104、119、150、757,及银河-1号巨型机和银河-2仿真计算机等7台计算机,都被载入“记述对中华文明发展起促进作用的重要历史事件”的中华世纪坛青铜甬道铭文中。
除了研制水平之外,产业、市场和应用的发展也同样重要。在批量生产计算机上,电子工业部及其相关研究所(例如著名的15所)和工厂(例如著名的738厂)功不可没。不仅上述中国早期计算机的研制和批量生产要依靠它们,而且它们也独立设计和研制过一些成批生产的计算机(例如108系列、与清华大学合作的DJS-130等),尤其在人造卫星地面系统(例如320计算机及舰上718计算机)及其他军工任务上,这些研究所和工厂都有过突出贡献。研究所和工厂研究工作的重点,主要是在技术和工艺方面。他们的领军人包括莫根生、陈立伟、曹启章及一批骨干人员,例如江学国等。现任中国工程院院士罗沛霖领导的仿IBM系列也起过历史性作用,沈绪榜和李三立负责的有关卫星天上和地上计算机及其他任务用的计算机也做出了重要的贡献。此外,七机部、清华大学及中科院各分院在发展计算技术方面还做出了许多贡献,这里就不枚举了。
中国自力更生全部国产化的半导体、集成电路计算机事业,和20世纪50~70年代林兰英、王守武、王守觉和徐元森等教授领导的中科院半导体所、上海冶金所和109厂的研究及开发工作是分不开的。中科院半导体所和109厂都是从中国科学院物理所独立出来的,中科院物理所对中国计算机事业的历史贡献功不可没。
人才培养至关重要
发展计算机事业离不开人才培养,20世纪50~70年代,中科院计算技术研究所(及之后的中国科技大学)的夏培肃副研究员、北京大学和哈尔滨军事工程学院,在组织教师和学生动手研制计算机、进行实践、培养人才等方面,都取得了很好的成绩。夏培肃领导组织教师和学生动手研制了107(定点32二进制位、每秒 250次)计算机,该计算机于1960年交付使用,并且还复制了两台。尽管107计算机比103(1958年交付使用)、104计算机(1959年交付使用)速度低了10倍到40倍,但是对培养人才起了重要作用。
一个计算机系统是由多方面研究成果构成的。范新弼领导的磁心存储器长期处于领先地位,其中主要的骨干有伍福宁、王振山、徐正春、张杰、甘鸿,等等。王克本领导了中国第一个八层印刷电路版研究与设计小组。方光旦在磁头、磁胶,张品贤在磁带,顾尔旺在磁鼓等方面,都做出了出色的贡献。实际上,大多计算机的研发都是集体成果,例如全国参加757计算机研发工作的人员,就有上千人。
我国第一个“计算机系统结构设计”小组于1957年在中科院计算所成立。20世纪50~70年代,它承担了中科院计算所代表性的计算机(119、109乙、109丙、757、717等计算机)的系统结构设计任务。参与成员则根据当时前苏联计算机领军人物、前苏联科学院列贝捷夫院士的建议,由年轻的数学专业毕业生组成。第一任小组负责人是国际网络权威人士闵乃大教授,第一个正式设计任务则是1958年5月国防部门的“导d防御系统计算机”系统结构设计。设计工作由北京大学张世龙和第二任小组负责人虞承宣,加上6名数学专业毕业的大学生组成,其中周巢尘、沈绪榜等3人后来分别由不同领域(软件、航天、系统结构)、不同单位被选为中科院院士。
中国20世纪60年代编译系统的带头人在当时都是年轻人,如中国人民解放军总参谋部杨奇、中科院计算所董韫美和仲萃豪、南京大学徐家福、国防科技大学陈火旺等。中国20世纪60年代 *** 作系统的带头人有北京大学杨芙清、南京大学大孙仲秀等,当时也都是年轻人。软件正确性设计(容易推广到硬件的正确性设计)是近20多年国际上关注的具有巨大经济效益、社会效益和理论价值的重大问题。我国领军人物何积丰院士、周巢尘院士如今已经是国际上知名的佼佼者。20世纪70年代,逐渐形成容错和检测理论和实践的带头人是魏道政,而知识处理的带头人是陆汝钤。
依赖进口弊端过大
20世纪70年代后期以后,中国研制的计算机,几乎全部使用进口元器件、进口部件。
由于超大规模集成电路迅速发展,数千万甚至上亿个晶体管逐渐能够集成在一个芯片上,20世纪80年代及其之后得到迅速发展的计算机,是普通个人使用的“微机”(PC机)及超强“微机”(后者可以组成服务器或者并行处理的高性能计算机),而其他各式各样的计算机(包括超级中小型计算机在内)由于性价比问题,无法和微机竞争,就自然逐步退出舞台了。国际上没有及时调整战略的计算机公司,例如CDC公司、王安公司等,纷纷倒闭。虽然如此,国内那一段过渡时期为了满足用户需求而研制的各种机型也曾有过较大贡献,例如张修领导的KJ8920,在为用户提供优质服务软件方面就很突出。
中国最早意识到个人计算机发展趋势而率先转向研究“微机”,并且做出突出贡献的带头人有倪光南、韩承德等。
国内高性能计算机,有慈云桂、卢锡城、周兴铭、杨学军领导的银河系列;张效祥、金怡濂、陈左宁领导的神州系列李国杰、孙凝晖领导的曙光系列;祝明发领导的联想深腾系列;以及周兴铭领导的银河-2数字仿真巨型机等。PC机有联想系列、长城系列、方正系列、同方系列等,其学术代表性带头人是倪光南,产业代表性的领军人是柳传志。
计算机产业作为一个产业链,软件发展依赖于整机和应用需求的发展整机的发展依赖于芯片、部件及需求的发展芯片的发展则依赖于“集成电路生产线大三角形”的发展。这里集成电路生产线大三角形是指集成电路生产线的三大部分,即大底座、中间层和顶层。大底座(价值十多亿美元的集成电路制造工艺生产线)是从拉单晶硅到光刻-扩散-参杂,到最后封装,相当于过去林兰英、王守武、王守觉和徐元森等领导中科院半导体所、上海冶金所的研究工作。中间层是各种高速低功耗电路设计,相当于过去中科院计算所电路设计组蒋士飞、沈亚城等人的研究工作。20世纪70年代,沈亚城所进行的高速低功耗ECL电路设计,直到做成芯片,才可以算做完成。顶层则是硅编译等等软件工作,这部分工作过去是计算所使用小规模集成电路时把逻辑设计图变成为工程布线图的手工工作,加上半导体所制造小规模集成电路各种掩模版所需的手工工作。在超大规模集成电路的情况下,从复杂性、可靠性角度,手工是绝对不可能完成的,需要依靠硅编译来自动完成。
在允许部分进口的环境下,一个产业链如果要求全部国产化,会造成一环落后引发产业链后续部分全部落后的情况;使用进口元器件、进口部件,使得各种类型整机可以在国际先进基础上得到发展,进而软件和应用都能在国际先进基础上得到发展,从市场经济角度看,这无疑是正确的。
但是,当国内所研制的计算机全部转向使用进口元器件、进口部件时,一方面中国的高性能计算和PC机的发展依赖于进口元器件和进口部件的水平另一方面中国的集成电路研制力量,由于缺少巨大的经济支持,都转向非计算机用的其他难度小的方向。
“元器件全部进口化”导致的结果是,不仅全部国产化的亿次高性能巨型机研制中止,而且真正完全自主的国产的计算机集成电路研制工作也中断,至今也没有恢复,甚至没有任何恢复的迹象,这两方面对国家安全都很不利。实际上,“集成电路生产线大三角形”依靠进口的集成电路生产线,就等于依赖外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平。引进无法达到最先进,而且在特殊情况下,引进很可能中断,引进的生产线的备份件也不能得到更新。
“中国芯”何时真正崛起
进入21世纪以后,李德磊负责的“方舟”、胡伟武负责的“龙芯”、以及王沁参加负责的“多思”、方信我负责的“国安”等等“中国芯”项目不断涌现,计算机产业链国产化又前进了一大步。但当前或者未来将出现的众多的“中国芯”的共同点,都是“集成电路生产线大三角形”的一个应用。也就是说,其水平仍然是依赖于外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平,仍然受制于人。
众多“中国芯”的主要的差别只是在系统结构设计上,或者在高速低功耗电路等设计上,有没有重大创新、重大突破。设计明显创新的,有国外学者称之为相当于“大学生课程设计”水平,虽然难听却也有几分道理。尽管能设计“中国芯”的人或公司越来越多,但是能设计“中国集成电路生产线大三角形”的人,如果不采取措施,不仅目前没有,恐怕不远的将来仍然是空白。如果中国不能制造中国的“集成电路生产线大三角形”,那么无论有多少种“中国芯”,中国的高性能计算机和中国PC机的发展水平就必然还是取决于美国“集成电路生产线大三角形”的发展水平及美国政府允许向中国出口的水平。
现实的道路是,我们可以通过引进、消化、吸收与独立研究相结合的方式发展芯片产业,而建立完全自主的“集成电路生产线大三角”,则应该是国家急需解决的重中之重。
早在1965年,中科院半导体所王守觉就开始研制从逻辑图到掩模版的自动形成系统“图形发生器”,这项研究比美国还早。由于文革破坏而中断了3年,1971年初研制成功时,反而比美国晚了一年多。以上历史说明,中国人的独立研究能力也不容忽视,研究环境也不容被忽视。
如何做到既能使产业链的各个环节的发展都能建立在国际最高水平之上,又能确保国家安全?这不仅仅是一个计算机产业链的问题,应该是许多产业链所存在的共同问题,更是决策者急需处理的政策问题。
中国半个世纪电子数字计算机事业的领路人,是在两位共和国功勋科学家华罗庚和钱三强关注下的一个群体,这个群体在50年前,是10多名从相邻领域转过来的30~40多岁的中青年带头人,和五、六十名受过专业教育的20多岁的青年骨干,还有数十名当时尚未出世的后起之秀,本文列举的,只是这个百人群体中的一小部分。
链接:文中部分科学家简历
华罗庚:江苏金坛人。中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者,国际知名数学家,先后当选美国科学院外籍院士,第三世界科学院院士,法国南锡大学、美国伊利诺大学、香港中文大学荣誉博士,联邦德国巴伐利亚科学院院士等。
钱三强:浙江湖州人,出生于浙江绍兴。核物理专家、中国核原子科学之父,曾师从居里的女儿、诺贝尔奖获得者伊莱娜?居里及其丈夫约里奥?居里。在中国研发原子d期间,担任技术总负责人、总设计师,被追授“两d一星功勋奖章”。
范新弼:电子计算机专家,湖南长沙人。1951年获美国斯坦福大学电子学博士学位,在电子器件研究与应用领域获8项美国专利。归国后,领导我国第一台大型计算机及其后多台大型计算机的磁芯存储器研制工作,领导中国半导体存储元件研究,建立了国内第一批测试设备。
张效祥:计算机专家、中国科学院院士(学部委员)、中国解放军总参谋部计算技术研究所研究员。领导中国第一台大型通用电子计算机的仿制并在此后的35年中主持中国自行设计的电子管、晶体管到大规模集成电路各代大型计算机的研制,为中国计算机事业的创建、开拓和发展,起了重要作用。1985年,领导完成中国第一台亿次巨型并行计算机系统。
钱学森:中国现代物理学家、世界著名火箭专家、全国政协副主席,浙江杭州市人,生于上海。钱学森曾在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任。1950年开始,历经5年努力,于1955年才回到祖国,1958年起长期担任火箭导d和航天器研制的技术领导职务。
董铁宝:力学家、计算数学家,江苏武进人,“中国第一个程序员”(王选),长期致力于结构力学、断裂力学、材料力学性能、计算数学的研究和教学,我国计算机研制和断裂力学研究的先驱者之一。1945年赴美学习,1956年归国教学,1968年在文革中因受迫害自杀。
金怡濂:中国工程院院士、著名高性能计算机专家、国家最高科学技术奖获得者,原籍江苏常州。中国第一台大型计算机研制者之一,先后提出多种类型、各个时期居国内领先或国际先进水平的大型、巨型计算机系统的设计思想和技术方案,为我国高性能计算机技术的跨越式发展和赶超世界计算机先进水平有着重要贡献。
王选:江苏无锡人。著名的计算机应用专家,主要致力于文字、图形、图象的计算机处理研究。中国科学院院士、中国工程院院士、第三世界科学院院士、国家最高科学技术奖获得者。曾任北大方正集团董事、方正控股有限公司首席科技顾问,九三学社副主席、中国科协副主席、九三学社副主席、中国科协副主席。2003年当选十届全国政协副主席。
周巢尘:计算机软件专家,原籍江苏南汇,中国科学院院士(学部委员)、第三世界科学院院士、中国科学院软件研究所研究员,曾任联合国大学国际软件技术研究所所长。
杨芙清:北京大学计算机学科第一位教授、博士生导师,中国科学院院士(学部委员)、计算机科学技术及软件专家,无锡人。历任软件工程国家工程研究中心主任、北京大学信息与工程科学学部主任、北京大学软件工程研究所所长、北京大学计算机科技系教授。
孙仲秀:计算机科学家、中国科学院院士,原籍浙江余杭,生于江苏省南京市,历任南京大学助教、讲师、副教授、教授、博士生导师、副校长等职。1974年后主持研制了中国国产系列计算机DJS200系列的DJS200/XT1和 DJS200/XT1P等 *** 作系统。从1979年起开始对分布式计算机系统软件和应用进行了研究,1982年在国内首次研制成功ZCZ分布式微型计算机系统,研究和开发了多个实用的分布式计算机系统。
何积丰:中国科学院院士、计算机软件专家,生于上海,祖籍浙江宁波。现任华东师范大学终身教授、软件学院院长,上海嵌入式系统研究所所长、联合国大学国际软件技术研究所高级研究员。早年进行管理信息系统和办公自动化系统的研发。
吴几康:安徽歙县人。计算机专家、中国计算机事业的开拓者之一。曾于1951年至1953年在丹麦任无线电厂开发工程师,归国后调至中国科学院近代物理研究所,后参与筹建计算技术研究所。1965年负责研制成功两台大型通用计算机,后参与筹建771微电子学研究所,任副所长和研究员。
张梓昌:电子计算机专家。江苏崇明(今属上海市)人。历任航天工业部第二研究院所长、测控公司总工程师,中国计算机学会第一届副理事长,中国宇航学会第一、二届理事。长期从事电子设备和计算机的研制,曾负责我国第一台计算机的技术工作,是我国计算机技术的学科带头人之一。
张世龙:北京大学计算机科学与技术系主任、教授,曾参加我国第一台自行设计制造的大型计算机119机和北大红旗计算机的系统设计。
慈云桂:著名计算机科学家、教授,中国科学院技术科学部学部委员,安徽桐城人。历任国防科技大学副校长兼电子计算机系主任和计算机研究所所长等职,先后主持了我国多种型号计算机的研制,从领导研制我国第一台电子管数字计算专用机,到担任“银河”亿次计算机研制的技术总指挥和总设计师,为国家经济建设、国防建设及科学研究事业做出了突出贡献。
冯康:应用数学和计算数学家、中国科学院院士、世界数学史上具有重要地位的科学家。生于江苏南京,原籍浙江绍兴。其独立创造了有限元方法、自然归化和自然边界元方法,开辟了辛几何和辛格式研究新领域。中国现代计算数学研究的开拓者。1997年底国家自然科学一等奖授予冯康的另一项工作“哈密尔顿系统辛几何算法”。历任中国科学院计算技术研究所任副研究员、研究员,中国科学院计算中心主任、名誉主任。(排名不分先后)
(计算机世界报)
参考资料:http://www.cnii.com.cn/20060808/ca371826.htm
一,张综老先生是中国物理科学界的人才对中国物理科学发展做出了重要的贡献。在不同的发展阶段,张综老师完成了各项重要伟大的任务。1952年张综老师毕业于南京大学。20世纪60年代先后在苏联学学院和中国科学院研究半导体和软磁铁氧体研究。70年代主要研究完成了几项特殊任务的小型接受天线的任务。张综老师非常热爱学习。年近晚年依旧没有放弃学习的动力。近几年他在研究散裂字中源的建造和有关中子散射方面的工作。他的这种终身学习习惯是我们认真学习坚持动力。
二,张综老师性格低调,一生兢兢业业,不慕荣利。张综老师在20世纪80年代主要从事了教育科研工作。他先后在中国科学院担任物理所研究所长和数学物理部副主任。中科院是理科人才的聚集地,汇集了很多优秀的人才。这为中国近代当代的物理学发展和新中国建设注入了重要的力量。张老师一生比较低调,生前几乎从未接受过采访,真的是桃李无言,下自成蹊。
三,张综老师是一个值得我们学习的人。张综老师一生潜心治学要非常的谦虚严谨,他的这种工作态度是我们应该学习的。尤其是现在当今这样一个快节奏的社会,我们更应该向张综老师一样去认真地调节自己的工作生活状态,这样才能过上更好的生活。这个社会所贡献出你的贡献出的力量。
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