原创 【博客大赛】 一个退休电子工程师的“芯”声

                                                                       一个退休电子工程师的 “ 芯 ”  声                 

        对于集成电路IC情有独钟的电子工程师在业界大有人在。这种感情来源于对职业的热爱，对科学技术的追求，也是由于它在人类改造自然和创造未来的过程中的重要性。它反映了一个国家的科学技术水平和实力，也是一个项目、产品的“心脏”，甚至在一定时期是人类的生产机器的“心脏”。被业界称为“芯片”。有人说“谁掌握人工智能，谁就掌握了未来”，我说谁掌握了芯片高端技术和软件，谁就基本掌握了人工智能。

       这次美国对中兴通讯的电子产品极其设备上使用的芯片和软件的禁令，卡住了中兴的“脖子”，使其处于休克状态。禁止的是对中的“芯”，震惊的是中国人民的“心”。

       事件发生后，各种专业人员发表了很多文章，对这一事件进行了专业分析和表明各种态度。作为一个从事很多年电子技术和集成电路应用工作的工程师，在震惊和愤懑之余，也想说说自己的感想和看法。

       从专业角度来看，芯片种类繁多，大类可以分为数字电路和模拟电路，还有源模块和无源模块等。每一大类中又有很多不同功能的分类，每个功能分类中又有很多细分的功能；即便是细分功能相同的芯片，还有很多参数不同的。再有，即便是功能和参数都相同，还有许多封装不同；即便是封装都相同，还有管脚不对。因此一个产品项目，从立项、设计、选型、生产、软件开发、调试、测试、验收到投向市场，是个漫长而又复杂的过程。一旦定型，就很难改动，都存在重新布P C B板和系统调试、测试等等工作。即便是有替代的芯片，也是需要时间和人财力。更何况大规模主芯片断供，那就是卡“脖子”，一剑封喉，够狠。

       从业几十年，没有经历过这么大的事件，也没有听前辈们说过。过去美国对中国科技封锁，印象很深。改革开放后放松了一些，记得在做自动化仪表工作时，连新使用的调节器和变送器都是美国刚解禁的。当时禁售的名单包括各个领域，品种多的让人没法记住，很多都是民用产品。

       正是因为美国的封锁，过去我们的芯片都是靠自己设计制造。从幼时自己玩矿石收音机到二极管检波器，再到后来工作以后应用芯片。有幸能够参加和使用国产第一个数字微波通讯设备，体验和见证了国产芯片的发展过程。那时不但中国自己能够设计生产一些数字和模拟电路芯片，连超高频、微波大功率晶体管等高技术要求的原件，也是自己设计生产的。应该说当时的电子技术和集成电路技术水平超过日本和韩国，生产制造水平也相差不多。后来很多参加工作的新人，不知道咱们中国能够自己设计制造芯片，认为只有西方国家才能设计制造芯片，咱们一直都是靠进口。

       改革开放以后，国外的芯片大量进入国内，过去白色陶瓷封装的国产芯片，变成了黑色塑料封装的进口芯片了，也有一些高档的用陶瓷封装。国产芯片退出的功过暂不去评说，时间说明了一切。原因应该是经济效益和资金问题，当时国产的芯片成品率较低，因此成本较高。在当时资金严重缺乏的情况下，追求了经济效益，忽视了长远发展。选择了性能较好和价格较低的进口芯片。也就为以后的被动和今日的被卡脖子埋下了隐患。

       完全依靠进口芯片有近三十年的时间，可见时间之长，影响也就可想而知。期间国内也有一些研发和小规模生产，基本是一些简单的数字芯片。重视芯片发展还是近十年的事，这十年国内发展较快，在有些方面赶上来了，就像一个业界知深人士所说的那样 “ 过去我们是不能望其项背，现在是能望其项背，还有个别赶超上的 ”。发展较快的是CPU、嵌入系统和 MCU以及一些小型通用芯片，如今MCU基本不需要进口。超算芯片HPI、图像处理芯片GPU、智能处理芯片NPU和嵌入式系统芯片都能替代或者部分替代，甚至创新。总之在数字信号运算和处理方面进步比较明显，产生了几家小DSP数字信号处理器和FPGA现场可编程门阵列生产设计公司， ASIC也有涉足的公司。特别是导航技术， 我国在十年前就已经掌握GPS导航技术，近几年基带和微带电路芯片、模块都已经很成熟。北斗导航的应用，更使得在这样方面有赶超之处。据专业机构报道，目前的国产芯片替代率是30%。

       与国外发达国家的芯片设计和生产相比，还有一到两代差距。芯片的生产过程非常复杂，工序需要几十道。主要是概括为设计、生产、封装，前两项是高技术高附加值部分，也正是我们的短板，封装已经接收外来加工的多年。

       印象中过去芯片厂家是三足鼎立， 一个是美国，  主要有国家半导体、德州仪器和摩托罗拉半导体(后被飞思卡尔收购）；二是欧洲，主要有飞利浦半导体（后改名恩智浦，现在被美国和中国收购），还有意法半导体； 三是亚洲， 主要日本的日立半导体、NEC半导体、 三星半导体等。型号和品种各个大公司都相对比较齐全，当时设计方案只需要在两三家公司选型就可，而且不一定非得选择美国公司的芯片。从民用产品来看，显像管电视机、录像机、CD、VCD、DVD、模拟手机、液晶电视到智能手机等等民用产品，其中的主要芯片基本都不是美国的公司设计生产的，而且别的公司的方案大部分配自己公司的芯片。真正以美国公司的芯片为主，恐怕是这几年的事，也就是四代手机以后，而且是四代高端机，才被美国公司主导了，占了大部分份额。过去的二代和三代智能手机，联发科技和展讯等公司都能占有一些份额。如今四代手机华为的海思麒麟能够自给一部分，其他大部分都被美国的高通公司占有。

       问题是，几年时间过去，不要说高端的FPGA、ASIC、高端CPU等被美国控制，就连高端数据处理模块和微带、基带芯片等等也被美国控制，全球独一无二。不像以前那样可以选择别国公司的方案和芯片。就连高速高精度的AD/DA转换，一些高频低噪音的模拟芯片也是被美国主导。美国公司不断的在收购其他国家高端芯片制造部门，卖出自己低端芯片部门。使全球高端芯片制造业全部集中到美国。更让人费解的是，原来的几家美国的FPGA和ASIC公司，都有出售的举动和意向，给专业人员一种就是要卖出所有股权。但是最后不但没有卖出，反而更加强大了。前不久，高通和博通的交易闹的沸沸扬扬，结果是不但高通没有出售，反而又要吃进恩智浦的高端芯片部门。美国在高科技领域的资本运作，真是万花散尽眯人眼。而且在他们喊冤叫屈声中不断强大，不断掌握芯片制造和应用的主导权、控制权。也有一些是在竞争中处于劣势而退出的，记得原来意法半导体也在设计生产微机CPU，结果被INTEL战胜。如今美国形成对高端芯片的全球垄断格局。

       一些不了解电子行业情况的人认为，美国一直在统治和主导国际芯片市场，其实不然。和手机一样，每一个产品都有自己的主芯片和芯片组。上述的所有家电产品和方案，美国只是从平板电视以后才开始在主芯片上占有多数份额，之前美国的芯片大多是外围的辅助原件，美国的国家半导体、德州仪器还有摩托罗拉生产的芯片，基本是这种情况。有不同的是电脑主芯片，一直是美国的INTEL和AMD公司主导的。这也可能是世人误解的原因。自从DSP、FPGA、ASIC广泛应用以后，产品方案不断向软件定制化发展，芯片的功能是由软件设置和定义的，可以根据产品的要求和功能需要更改。就连无线通信芯片，也可以由软件来定义，它的带宽、调制和解调方式、频率、增益等等参数都能由软件来定义和更改，也就是业界所说的 S D R。上述这些技术基本上也是由美国控制的。目前中国也在追赶，在中小规模功能的芯片上，已经能有部分替代。

       自从有了嵌入式系统以后，随之而来的是DSP、FPGA、ASIC等等新技术。这些芯片不仅仅是裸体的芯片，它的应用和开发需要大量软件和系统配合。其中带有较多知识产权和技术含量，这些也基本被都美国垄断。这也是国内大公司忌惮美国的原因之一，也是我们需要努力赶上的当务之急。

       出于职业敏感和对中兴的一些了解，当听到美国政府对中兴公司的禁售令时，就想到了FPGA和一些通讯原件会受到影响。没有想到手机芯片影响的更厉害，才知道中兴的手机主芯片完全依赖了高通。这可能是应该总结和接受教训的地方。印象中，中兴的微电子技术开展的还是较早的，而且也挺有实力，他们设计生产的“讯龙”芯片，没有像华为那样批量应用到自己的手机上，令人扼腕。

       美国政府对中兴的行为，是蛮横无理的行为。昨天又有媒体报道，对华为和阿里巴巴以及腾讯等中国大公司也要采取制裁行动，已经在收集“违规”证据。这样的举措更让世人和业界人员不解，质疑声四起。本人认为这样的行为毫无道理，也不道德。根据是：

       一。这次中美两国争端，起因是贸易逆差。特朗普总统也一直在喊冤贸易逆差太大，才对中国采取行动的。但是紧接着就对中兴禁售，还要对中国的几家大公司觊觎。这样只能会使两国之间的贸易逆差更大。这不是解决问题的办法。

       二。中兴公司销售给别国的都是民用产品，这样一些产品，是用来改善和方便人类的生活，   提高人类的生活水平。它没有一点军事作用和目的，更不可能对美国构成威胁。

       三。国家与国家之间的矛盾，甚至是冲突。不应该把各国的国民都连带进去，更不应该把别国的国民当作敌人来对待。美国政府这样的制裁行动，其实质就是把别国的国民当成敌人来对待了。

       四。不应该总是利用自己的国家法律法规衡量和处理国际问题，这样无形中就把自己凌驾在全世界人民之上。如果世界各国都这样衡量和处理国际问题，那样世界就没有公平公正可言。

       都是世人皆知的浅显的道理，美国好像浑然不知。美国以贸易公平和国家安全为名，打压遏制中国发展进步。让绝大多数中国人民和业界人士无法接受。

       这样的鲁莽行为，即损伤贸易对手，也伤害了自己，还破坏了国际秩序。同时也给国人敲响了警钟，要充分认识到国际高端科技正加速向美国转移这样一个事实，对我们如鲠在喉。值得庆幸的是，通过这十年的芯片产业布局和业界人员的不断努力，已经有了缓解或者化解危机的能力和手段。但是差距仍然较大，任重道远。为了摆脱外国势力阻止中国人民站起来、富起来、强起来，为了实现中华民族的伟大复兴。我们不但要有世界一流的中国“芯”，还要都有一颗团结一致，众志成城的中国 “心”。

                                                                                                    作者：李银生

                                                                                                   2018年4月27日