天下TOP半导体公司在华收入情形
当代前辈武器装备为何越来越依赖高端芯片
什么是高端芯片？这在国际上并无严格定义和统一说法。现在人们一样平常所说芯片是指在硅块上集成的电路。那么高端芯片便是泛指在普通芯片根本上又有质的飞跃，便是集成度更高，速率更快，功能更强，乃至可以现场编程的数字逻辑电路或专用电路。当代武器装备早在上世纪90年代就广泛采取各种芯片。但新世纪以来进入信息化战役和网络化战役时期，武器系统中电子设备的比重迅速增加，对高端芯片的需求也迅速增加。以美国第五代战机F-35为例，它被称为天下上第一款完备按照信息化作战的哀求设计的战斗机，由于它可以与目前美军的作战体系实现“无缝兼容”。作战时F-35是作为一个信息作战的一个节点而存在。机上装备的综合电子战系统设计目的便是最大限度地增强翱翔员对全体沙场态势的感知能力；其单机的电子战能力乃至能达到专业电子战机的性能。一旦发生战役，F-35在美军的作战体系中，能够与空中、海上所有美国武器装备共享信息。它如何做到这些呢？国外威信的《简氏防务年鉴》上说它“浑身高下都装了芯片”!
在导弹、雷达和空天防御武器领域，用得最多的高端芯片，除了常用的高速高精度ADC/DAC芯片外，大致还有三方面，一是武器打算机本身芯片。尤其是弹上、机上打算机，对芯片的哀求极其严苛。二是通讯芯片；是很多武器通信掌握中央的支柱。如美国萨德中的C2BMC，靠它实现环球联网。第三要算美国雷达中大量采取的,美商务部屡屡点名的DSP(数字旗子暗记处理)和FPGA(现场可编程门阵列)芯片了。
当代武器系统中的电子设备，其紧张任务简言之便是接管信息，经处理和快速运算后输出指令，去掌握实行部件。以当代雷达为例,其数据率高达每秒数十次,也便是零点几秒就要运算完一次。因此哀求信息处理芯片具有实时，快速，大容量打算功能。目前最常用的算法是卷积运算和富利哀变换。这二种运算都是大量的相乘和累加的迭代过程，用当代旗子暗记处理芯片最简便。当代旗子暗记处理芯片自1982年推出至今，已经历五代产品，它与过去高速微处理器有很大的不同：一是它能在一个指令周期内完成32位乘法和累加运算，韶光只需1-2纳秒；二是多功能；且可并行处理；三是采取所谓“哈佛构造”。它是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器构造。具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线， 两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。这样也就战胜了数据流传输的瓶颈，极大地提高了运算速率。
至于FPGA,它包含大量门电路,使芯片更集成化,速率更快,可靠性更高.尤其是具有系统内可再编程(可再配置)的能力,包括可编程逻辑块,可编程I/O和可编程内部连线。作为信息处理，FPGA大有取代DSP的趋势。
广大的设计职员是芯片的用户，当然是“拿来主义”。譬如FPGA或DSP，美国著名的FPGA厂商,如Xilinx（中文名赛灵思公司）、Altera公司等都在中国设立发卖机构，供货充足，做事全面，连开拓工具都已为你准备好。每推出一个新型号就免费为你培训，大大方便你的设计事情，乃至可以做出很多“创新”。当然这些公司赚得盆满钵满，这大约便是一些人所说的“双赢”。一位资深院士说得好:现在不少成果都是建立在利用国外芯片根本上得到的；而且动辄流传宣传天下第一，这不便是“拿别人昨天的东西来打扮自已的来日诰日”！
我们从S-300已公开的资料图片中看到（如俄罗斯售给希腊的S-300-2系统），它的火控雷达旗子暗记处理也采取FFT技能。雷达每一间隔通道也是通过FFT运算实现多普勒速率岔路支路。但俄是用小规模集成电路（IC）来组成。一个间隔通道就得做成一个机柜，而美国只需用一片FPGA或DSP芯片(以及高速高精度ADC/DAC芯片)和一块印制电路板。以是俄罗斯的电子设备常给人以傻、大、粗的觉得，常被海内一些学者瞧不起。但俄有他的办法，并不妨碍他的S-300和S-400成为天下一流的防空导弹系统。
8月6日，在位于江西南昌高新区的高端芯片设备企业——南昌中微半导体设备有限公司，工程师调试LED高端设备MOCVD。
为什么我们造不出美国人那样的芯片？。
我从没有从事过半导体和芯片的专业。没有资格对当前芯片问题说三道四。但能从用户角度反响一些利用情形和见地。2018年4月18日，即美国宣告“禁售”令的第二天，中科院打算所召开一场在京专家圆桌会议，会议的名称便是“为什么我们造不出美国人那样的芯片？”。但据到会《经济不雅观察报》的宣布，会上专家们谈论了一整天，众说纷纭，还是没能得出一个正面回答。不过会议还是反响了一些主要信息。例如有专家举中国的超级打算机为例，它以运算速率最快在国际比赛中多次拿到第一。但据该专家透露，前面六次用的都是美国的芯片(作者注:应指“天河二号”超级打算机的六连冠，利用了80000块英特尔公司的Xeon)。2015年4月美国商务部决定向中国有关四个单位禁售有关芯片后，2016年研发的“神威·太湖之光”超级打算机才 “搭载了全国产的芯片”（作者注：应为国产CPU“申威26010”。所谓“搭载”是否指用了一部分？）。末了在国际比赛中以每秒9.3亿亿次的浮点运算速率再次夺冠。因此该专家说“禁售”也是一剂催化剂，使科研职员有了危急感，在某种程度上就加速了中国自主芯片的发展。
大家知道，芯片家当是个须要前期大量资金和人才投入的行业，是个投资回报周期比较长的行业；更是须要薪火相传，几代人坚持不懈，费力劳动，迭代创新的积累，才能发展到本日的顶峰。会上就有专家指出，目前国际上的半导体行业巨子险些都在上个世纪七八十年代起步，用漫长的韶光和巨量的人才投入，换来了本日的技能积累。而在那时，我国正处于热火朝天的文革期间，因此中国的半导体家当遗憾地错过了一个黄金的年代。改革开放后，虽然我们也没少花力气，并且在中低档芯片领域也取得令众人瞩目的造诣。但对高端芯片的开拓，要靠市场竞争机制，就很难遇上美国的水平了。
到了上世纪90年代，也曾有一些有远见的科学家如倪光南等人主见自主核心技能，提出要瞄准美国的紧张核心芯片（如英特尔的Xeon），占领高端芯片技能难关；并提出不怕多次失落败，终极定能取胜。但也有一些专家和经济学家认为做芯片不如买芯片，也便是所谓“用市场换技能”论；并说不用担心美国会轻易放弃中国这样巨大市场和巨额利润。一些主见市场导向的领导也顾忌投入大，风险大。这就使中国的芯片家当再次遗憾地错过了一个机遇。
最近台湾一家媒体（中时电子报）揭橥了题为“两岸半导体启迪录”一文，对这个问题揭橥刀切斧砍的意见。文章大意是：两岸都很重视半导体家当，起步也差不多（同时分别从日本的NEC和美国RCA引进生产线）。大陆政府对半导体的支持还远远超过台湾。半导体技能是门须要刻苦和长期聚焦研讨的学问。尖端技能攻关须要科技职员有高度敬业精神。但现在，在制程和高档集成电路方面，大陆的确还比不上台湾（？）。缘故原由之一是大陆年轻科技职员都在国有企业，没有危急感。自然也没有紧迫感，又怕艰巨，不去也不须要去深入研讨个中的深奥事理和关键技能。一部分年轻人敬业精神太差，热衷于尽快发财。一些媒体有自吹自擂的习气，自认为早已是天下第一。文章末了提出“谦逊地学与问并长期聚焦专注，是成功的不二法门”。这篇文章提出的论点还是客不雅观的,值得我们思考。
从武器装备角度来看当前芯片问题，我总以为有些专家学者的考虑缺少一个主要成分，便是“战备”。美国人就把芯片看作一种战备物资。每次对我们制裁、禁售都借口“出于国家安全”。当今美国的大计策是遏制中国，他能许可中美双赢的局势长期下去吗？这就使我们想起上世纪80年代，海内曾就我国要不要搞自己的北斗导航系统展开辩论。有些学者表示反对，情由是全天下都在利用美国的GPS，搞北斗耗资大，纵然建成将来市场也竞争不过美国。再则GPS不可能关闭或加密，这样美国自己也没法利用了。但90年代后的一些局部战役，以及一些国家的军事练习，美首都有针对性地关闭GPS有关功能，并施放加密滋扰，证明主见北斗上马的同道的见地是精确的。
8月6日，在位于江西南昌高新区的高端芯片设备企业——南昌中微半导体设备有限公司，工程师调试LED高端设备MOCVD。
前苏联和俄罗斯微电子、芯片技能掉队的履历教训；
前苏联和俄罗斯微电子技能和芯片水平差，缘故原由繁芜。但据俄文献说法，紧张缘故原由有三：一是上世纪60年代天下性的由电子管转向半导体。原苏联高层听信了半导体抗核辐射远不如电子管的说法，竭力主见发展小型电子管。这就使苏联从一开始就错过黄金机遇。二是苏联实行一段韶光的“三进制”（即+1,0，-1而不是二进制的1,0），与国际普遍实行的二进制不兼容，摧残浪费蹂躏了很多韶光和精力。三是原苏联为了平衡各加盟国利益，将微电子家当分布各加盟国。苏联解体后导致半导体家当碎片化。加以俄经历十年经济休克期间，经济规复迟缓，无力全面重振昔日辉煌。以是在核心技能问题上犯方向性缺点，丢失常常是巨大的。他山之石可以攻玉，这些教训使我们避免重蹈覆辙。
俄没有高端芯片为何仍能频频推出世界一流的新武器装备？
从2014年乌克兰危急后至今，俄罗斯经受西方一轮又一轮的制裁，但却仍能一批又一批推出世界一流的新武器。如在空天防御方面，有第五代战机苏-57投产，有第四代防空系统S-400的服役，第五代防空系统S-500打靶成功，以及新一代计策反导系统A-235战斗值班等等。西方渲染:俄罗斯“频频发出令人不寒而栗的提醒！
”。以是有读者提出疑问，俄根本工业水平差，微电子技能又一贯是俄罗斯的短板。俄罗斯推出这些天下一流的新武器，又缺少天下一流的微电子技能和高端芯片。俄罗斯又强调独立重生基本上不该用外国的元器件（西方也禁售高端电子器件）。俄罗斯科技职员是如何办理这一抵牾的？
我曾在“俄尖端武器研发为何没有芯片危急？”一文中初步阐发俄如何办理这个抵牾。简言之便是依赖“自主创新”的思想。再详细说，一是靠科技职员“扬长避短”的设计思想。充分利用俄在导弹翱翔力学、惯性制导技能和器件,发动机，微波电真空技能，仿照电路等根本技能上风，依赖俄科技职员聪明才智，填补数字技能的不敷。这种填补不是大略的替代，而是一种创新。如作者在“芯片危急”一文中曾举例，俄用他激晶体振荡器作为中频旗子暗记积累，其体积乃至比集成电路还小，便是一个范例的成功例子。俄科技职员扬长避短，一方面是出于无奈,但另方面却匆匆使仿照电路技能有了新的发展和进步。
第二是靠科技职员“系统第一”的设计思想。后者便是指“武器部件的水平可以一样平常，但系统水平，包括武器系统性能指标和武器可靠性必须一流”。例如在空天防御武器领域，从俄高层领导到导弹系统总设计师，他们复苏地认识到俄的根本工业远逊于美国，该当实事求是发展自己的空天防御武器。他们有二条不成文的设计准则：一条是不能哀求武器系统指标全面超过美国，或者项项指标天下第一。俄没有力量全面和美国拼比。以是要捉住紧张指标，办理紧张抵牾，使紧张指标天下领先。第二不能哀求系统中所有设备和部件都是一流的，但哀求各个设备自主创新，只管即便做到扬长避短。紧张追求实效和稳定、高可靠，而不刻意追求采取前辈元器件和前辈技能，不在乎外面有点“傻、大、粗”。然后由总师们综合出紧张性能突出，水平天下一流的防空导弹武器系统。这一不成文法则被西方一些文献誉为俄罗斯研兴师器的“金科玉律”。
作者认为这一点对我们很有启迪浸染。前一阶段，我国的科技界表现出某种暴躁感情，便是各行各业都要全面赶超美国，并流传宣传有很多方面已经或早已超过美国。实际上就拿高端芯片来说，要承认我们和美国的差距是须要长期艰巨奋斗才可能遇上的。纵然到那时也不能设想所有高端品种芯片全部赶超美国，事实上只要一些紧张品种遇上或靠近天下一流水平就很不错了。当然核心技能必须节制在自己手中。武器研发职员追求武器水平天下一流，他不在乎所用芯片水平是否天下第一。
要自主创新还得有敢于创新的精神。比如俄S-300系统的设计，他们敢于创新的精神还是很值得我们借鉴的。首先是波段选择，美国的爱国者利用的是C波段。而俄技能职员提出用更高的X波段，以进一步提高雷达的性能。但在当时有很大冒险性。不仅是元器件研制和供应都很困难。相控阵雷达须要的关键调试设备“X波段大型天线近场测试系统”的制作也没有把握（哀求在几米大的测试架上的采样头在任意点作三维移动时，定位精度不大于百分之一的波长，即0.3mm）。但俄罗斯敢于抢先盘踞这一技能高点，并且是天下上第一个研制出大型X波段的近场测试系统。
其余关于相控阵雷达天线馈电办法，美国学者和工程界一贯主见用分支馈电（通过大量电缆或波导分支）办法,否定空间馈电办法。但俄科技职员在空间馈电方面取得重大打破和成功。本世纪月朔次国际雷达年会上，美国雷达专家巴登听了俄罗斯总师叶夫勒莫夫的报告，知道空间馈电已在S-300上正式采取时，他大加赞赏俄科技职员的创新精神和毅力。并在会上作了这样一段故意思的讲话：
西方的相控阵雷达研制者们，自1960年以来就一贯心神专注于分支馈电的设计，都方向于忽略和谢绝这种空间馈电的路子。…….到1988年时还自以为因此为空间馈电技能不足成熟。…….在1993-1994年由IEEEE相控阵天线发展的详细科目大纲中乃至没有提及空间馈电阵列。西方雷达工程界的这种态度把发展的空间馈电阵列技能全部留给了俄罗斯工程师们，使他们得以精力充足地进入这个空缺之地。
由于俄根本科研非常踏实，大家书任，只要俄经济进一步好转，他的微电子技能和高端芯片技能一定会有新的发展和腾飞。否则低水平的微电子技能或有可能成为俄进一步发展信息化、网络化武器的瓶颈。以是我们借鉴俄发展尖端武器的履历，紧张学习人家自主创新和敢于创新的设计思想和精神，而不是去仿效他的详细做法。
8月6日，在位于江西南昌高新区的高端芯片设备企业——南昌中微半导体设备有限公司，工程师调试LED高端设备MOCVD。
我国微波电子管等核心器件走的弯路，也解释 “用市场换技能”之路走不通
实在类似这次复兴事宜的履历教训并不是第一次。上世纪80-90年代，当美苏等国正在化大力气研发新一代微波大功率电子管，以装备新一代大功率雷达时，我们却强调市场经济，敲锣打鼓地去关闭掉不赢利的电子管厂大学里关闭不受学生欢迎的电真空专业（听说是微波有害，电真空材料有害）。一些专家则发愁后继无人。在有些人脑中形成一个似是而非的观点：电子管要比晶体管掉队，晶体管要比集成电路掉队，集成电路又比芯片掉队。须要的话可以费钱去国外市场买。直到后来西方严禁向我国出售大功率微波电子管时,才明白过来。俄科技职员在这方面比我们聪明，他们的微波电真空技能水平很高，独树一帜，在促进俄前辈武器的发展上起了重大浸染。
“爱国科学家齐发力 中国芯很快将崛起”
我国每年都由工信部举办“中国集成电路家当促进大会”，2016和2017年二届我的一位学生都参加了。他回来后向我们转达大会情形和我国芯片家当的尴尬处境。2017年我国集成电路家当产值达5000亿公民币，约占环球份额的11%，而我国的台湾却占到16%。按业务收入排队，环球前20名大半导体企业，大陆一家没有，而台湾有台积电等三家入围。我国每年入口的美国半导体产品，紧张是高端芯片，达2300亿美元，堪比我军一年的经费。美国的几家芯片巨子在中国市场无一例外赚得盆满钵满，但多年来还多次以国家安全为由，挥起知识产权大棒，一会要禁售这家，一会要制裁那家，目的便是扼杀我国的芯片家当，而将核心技能永久节制在他们手中。
这次“芯片事宜”，固然是坏事，但处理得当也很有可能成为我国高端芯片发展的再一次黄金机遇。据我学生所说，二次会上很多科技职员表示要捋臂将拳，大干一番。会上更有一批海归职员，他们中有些在国外从事芯片技能多年，返国想用自己专长报效祖国。而且还号召仍在国外的同事不要错过机遇。他们在会上还提出“爱国科学家齐发力 中国芯很快将崛起”的口号。科技之争归根结底便是人才之争，只要政策敌人，重视人才，联络统统可以联络的力量,相信中国高端芯片很快将崛起。
紧张参考资料
［1］《天下防空反导导弹手册》航天科工情报资料研究所,宇航出版社,2010
［2］郭衍莹：俄罗斯研发防空导弹武器系统的辅导准则和设计思想。《国防科技》杂志2011年3期，p.1。
［3］Merrill.Skolnik. Introuction to Radar Systems,third edition. 斯科尔尼克主编.雷达系统导论［M］.第三版(英文版).北京: 电子工业出版社,2007.
［4］Barton.D.K, Recent Developments in Russian Radar System［C］,2002 IEEE International Radar Conference ,p.340
［5］经济不雅观察报 李紫宸宣布:2018年4月18日中国科研专家圆桌会：为什么我们造不出美国人那样的芯片？
