轟動整個中國的「華為被封鎖」背後,是美國與中、日、韓「生死混戰」幾十年!

2019年05月18日     4,809     檢舉

日前,美國相關政府部門針對華為發布一系列制裁措施,包括簽下行政令禁止美國企業購買「外國對手」提供的電信設備和服務,將華為公司列入管制「實體名單」等。

對此,5月17日凌晨,華為旗下的晶片公司海思半導體總裁何庭波發布了一封致員工的內部信稱,華為多年前已經做出過極限生存的假設,預計有一天,所有美國的先進晶片和技術將不可獲得,而華為仍將持續為客戶服務。

何庭波稱,海思將啟用「備胎」計劃,兌現為公司對於客戶持續服務的承諾,以確保公司大部分產品的戰略安全,大部分產品的連續供應,「這是歷史的選擇,所有我們曾經打造的備胎,一夜之間全部『轉正』!」

晶片的重要性毋庸贅言,無論是小到日常生活相關的電視機、洗衣機、行動電話、計算機等家用消費品,還是大到傳統工業的各類數控工具機和國防工業的飛彈、衛星、火箭、軍艦等,都離不開它。

而從英特爾、日本電氣、東芝、三星再到台積電……全球晶片產業的角斗場上一直龍爭虎鬥,這也是美國緊盯華為,多次限制、打壓的原因之一。

不過,正如華為總裁辦所說,任何艱難困苦,都不能阻擋我們前進的步伐。

今天,庫叔分享一篇文章,帶各位庫友了解大時代下的小晶片,回顧「暗戰」不斷的七十餘年。

文 | 董瑞豐 陳芳

編輯 | 謝芳 瞭望智庫

本文為瞭望智庫書摘,摘編自《「芯」想事成:中國晶片產業的博弈與突圍》,人民郵電出版社2018年8月出版,原標題為《大時代的晶片風雲》。原文有刪減,不代表瞭望智庫觀點。

自20世紀四五十年代起,美國就開始逐漸占據全球科技和高端產業的頂端。在其他國家要麼沉浸在戰火中,要麼在廢墟中重建的時候,美國匯聚了大量頂尖人才,用完備的科研體系和工業生產鏈條,孵化出一個又一個堪稱劃時代的產品。

1946年,頭頂世界第一台通用電子計算機的光環,這台名為「埃尼阿克(ENIAC)」的機器,如今看來就是一個外形奇怪的龐然大物。

它重達30多噸,占地面積170多平方米,肚子裡裝有18000隻電子管,成千上萬個二極體、電阻器等元器件,其內部有電路的焊接點多達50萬個;機器表面布滿了電錶、電線和指示燈。令人哭笑不得的是它的耗電量,據說超過174千瓦小時,每次使用時全鎮的電燈都會變暗。更要命的是,電子管平均每隔15分鐘就要燒壞一隻,科學家們不得不滿頭大汗地不停更換。

世界第一台通用電子計算機「埃尼阿克」

儘管如此,「埃尼阿克」的計算速度卻是當時手工計算的20萬倍、繼電器計算機的1000倍。美國軍方也從中嘗到了甜頭,因為它計算炮彈彈道只需要3秒,而在此之前,則需要200人手工計算兩個月。

在龐然大物的運轉中立下汗馬功勞的,就是運用真空電子管實現了計算,而存儲器的存儲介質是一種打孔卡片。儘管拿出了計算機「絕活」,但由於體積過大,信息存儲速度太慢,人們對縮小計算機體積、提高運算速度的渴望越來越強烈。

科學技術發展的歷史證明,技術領域的危機往往是科學研究的契機。加快解決真空電子管的笨重、不穩定問題很快成為科學家們攻關的方向。

1947年,美國貝爾實驗室發明了電晶體,解決了此前電子管在體積、功耗、壽命等方面的局限性,並對軍事、航空、航天及計算機的發展起到了重要推動作用,也吹響了集成電路發明的號角。

我們就從「本世紀最偉大發明」——電晶體說起。

「輪子之後最重要的發明」

電晶體的發明離不開一位名叫威廉·肖克利的人。

1947年的聖誕節假期前,12月23日早晨,威廉·肖克利把車開到離紐約市30多千米的貝爾實驗室,匆忙穿過空蕩蕩的走廊,到達位於二樓的辦公室。大約一個小時後,他的同事約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓也陸續抵達,大家圍著一個兩邊包著金箔的塑料楔形體反覆檢查,不時做一些計算。

當天下午,他們要向貝爾實驗室的負責團隊演示一項新發明——不用電子管的放大器。

早期的電晶體

窗外開始飄起細雨。實驗室的負責人都來到這個辦公室,屋裡顯得有些擁擠。展示在他們面前的,除了示波器、信號發生器、變壓器、話筒、耳機、電錶、轉換開關這些常見儀器之外,就是那個神秘的塑料楔形體了。布拉頓接通電源,從螢光屏上的波形圖來看,信號經過放大器後,有了明顯變化。

布拉頓對著話筒隨意說了幾句話,帶著耳機的貝爾實驗室負責人臉上露出驚奇的神情。這些世界上首屈一指的科學家已經預感到,科學史正在他們眼前掀開了一個新篇章。

1948年貝爾實驗室,巴丁(左)、肖克利(中)、布拉頓(右)

這個神秘裝置後來被命名為電晶體。與動輒占滿了整個屋子、功率消耗巨大的電子管相比,電晶體簡直就是一個充滿魔力的小精靈。它的問世,為後來集成電路以及現代計算機等一系列電子設備的誕生吹響了號角。

威廉·肖克利(坐著,右一)和員工舉杯祝賀他獲得1956年的諾貝爾物理學獎

1.集成電路的誕生

有了電晶體,集成電路的誕生就看見了曙光。在20世紀50年代,越來越多的工程師開始設想集成電路的概念——把一批微縮的電晶體以及電阻、電容等元件,集中放置在一塊面積不大的晶片上,連接成一個電子電路——這種集成將大大提高工作效率。

最終將這一設想變為現實的,是傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯兩個人,他們分別獨立完成了集成電路的研製,被公認為集成電路的共同發明者。

電晶體發明的時候,基爾比剛剛在伊利諾伊大學獲得電子工程學學士學位。這項新發明讓他在大學裡選修的電子管技術全部沒了用武之地,但這並沒有消減這個年輕人對電子技術的熱情,反而更加堅定了他成為電氣工程師的決心。

1958年,34歲的基爾比加入美國德州儀器公司,後者給了他大量時間和相當不錯的實驗條件,讓他可以把全部精力用於研究電路小型化。不久,公司全體員工外出度假,按照德州儀器當時的慣例,作為一名新員工,基爾比還沒有資格享受長假,於是他獨自一人留在實驗室工作。在仔細研究了一些電子線路圖和設計方案後,基爾比突然產生了一個想法:電路中所有的有源器件和無源元件,都可以在同一塊基板上用製作電晶體的辦法製作出來。

傑克·基爾比

當同事度完假回來時,基爾比已經完成了新方案的設計圖。1958年9月12日,基爾比成功地實現了把電子器件集成在一塊半導體材料上的構想,他把電晶體以及電阻、電容等集成在微小的平板上,用熱焊方式把元件以極細的導線互接,在不超過4平方毫米的面積上,大約集成了20餘個元器件。

這一天,被視為集成電路的誕生日。

1959年2月6日,傑克·基爾比向美國專利局申報專利,這種由半導體元件構成的微型固體組合件,從此被命名為「集成電路」。

當基爾比用鍺做出集成電路的消息傳到矽谷,仙童半導體公司的羅伯特·諾伊斯提出:可以用平面處理技術來實現集成電路的大批量生產。僅僅6個月後,諾伊斯發明了世界上第一塊用矽製作的集成電路,比鍺集成電路更實用、更容易生產。這種採用先進的平面處理技術研製出的集成電路,也申請了一項發明專利。

由於諾伊斯的創造發明,仙童公司生產的集成電路很快就成了比金子更誘人的產品。仙童公司原來占地170平方米的龐大計算機,可以被一塊只有火柴盒大小的微處理器所代替。1968年銷售額從原來的幾千美元上升到1.3億美元。

羅伯特·諾伊斯在仙童半導體公司

作為半導體工業的搖籃,仙童被譽為集成電路的「西點軍校」,與此同時,諾伊斯還和別人一起創辦了科技界的閃耀明星英特爾公司,直到今天,英特爾仍然是集成電路產業的翹楚。

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