芯片发展,“群星”闪耀
文|元子
2020年春天,美国毫无征兆地对华为进行第二轮制裁。
芯片研究专家、科普作家汪波曾在华为公司从事集成电路设计和研究工作,在这个关头,他决定做一个尝试——将技术发明和历史发展融合起来,写一部《芯片简史》。
作者有两个目标:一是让外行人能够看懂,对芯片产业有总体、全面的了解;二是让内行人不觉得肤浅,能从中看到自己的影子,并获得勇气和信心迎接未来的挑战。
量子力学发展到半导体物理学,催生了各种半导体器件,这些器件由简到繁,演化出双极型晶体管、MOS场效晶体管、光电二极管等。如果说,人们发现空间电荷区就像从山中偶然汇聚的小溪,那么各类晶体管的发明和应用,意味着半导体技术逐渐静水流深。
创新的势能进一步掀起技术革命,这些底层材料和元器件的出现不仅灌溉了相关产业,还进一步催化了集成电路和芯片技术,逻辑芯片、储存芯片和模拟芯片等相继出现。之后,摩尔定律引导半导体产业逐渐成为一条浩浩汤汤的算力大河,在计算机、通信、航天航空等领域冲积出广阔的平原。当今,世界繁荣、有序、安全的景象,很大程度上依赖于芯片技术。
除了介绍芯片技术的发明节点和技术流变,本书的亮点还在于对那些不为人熟知的发明人的描写。在普通人的印象里,科学领域有所成就的人,生活中很可能是古板无趣的。但作者通过刻画他们的性格和经历,努力构建起普通人与科学家的情感连接。
譬如,书中介绍过赫伯特·克勒默的求学轶事。第二次世界大战后,住在东德的克勒默非常渴望去西德的哥廷根大学读书。他偷偷爬上了一架飞往西德的飞机,利用“空中桥梁”潜入西德,但此时哥根廷大学的申请已经截止。他直奔校园,穿梭在各个教授的办公室之间,希望能得到一个机会。终于,有一位教授愿意给他出一道题:为什么镜子会让人左右颠倒而不是上下颠倒?他认真思考,给出了自己的观点,被破格录取,并在24岁取得了哥廷根大学的博士学位。工作后他投身提升晶体管工作速度的研究,2000年将半导体异质结构发展应用于高速光电子元件中,获得了诺贝尔物理学奖。
书中还有许多鲜活的形象:沉默谦逊的杰克·基尔比、坚韧不拔的姜大元、执着自信的中村修二、运筹帷幄的张忠谋……在作者的笔下,这些芯片领域的明星和普通人一样,甚至比普通人承受着更多失败、纠结和误解。
正如书中所说,几乎没有一项重大创新一出现就广受欢迎,其实人们更喜欢的是改良,因为它的效果立竿见影。芯片的发展史是一部创新和叛逆的历史,见证着人类不断探索未知的信念。
每个创新者都被一种无形的、难以逾越的力量限制着,可能来自精神和才智的局限,也可能来自所处时代,而他们所做的就是尽可能地逼近这种极限。如果我们能从历史尘埃中体会到他们的精神核心——不盲从、不畏惧、从否定中汲取力量,我们就始终和这些开拓者的灵魂在一起。
最后,作者写道:“希望读者了解了芯片的历史后能更好地面对未来的挑战。”
在美国的制约和干扰下,应变能力是我国芯片产业发展必不可少的要素。本书的终章提出了应对挑战的三条路径:解决芯片危机与解决粮食危机的思路一致,要提升产量、扩展种类和开发新产品。只有清醒地认识到全球芯片市场的变化,根据市场需求和技术演进做好应急预案,我国的芯片产业才能始终保持强劲势头。