关于芯片、操作系统和生态

2020-09-18  砍柴网官方百家号

10年前后生活水平的反差堪称日新月异。

中国科技的高速进步，引起美国的关注，而美国人一担忧，事情就会起变化。

中美贸易战逐渐演化成科技战、网络战，甚至金融战。

对于科技领域，特别是芯片、操作系统及生态的认知，多一些了解非常有益。

国产芯片业崛起，需要公众有更加成熟和理性的认知。

芯片制造为什么难？

芯片，就是集成电路。

同其他行业不同，芯片制造行业并不比芯片设计行业轻松，或者更难。华为具备芯片设计能力，但制造一般给到台积电、中芯国际等芯片代工厂。

芯片制造的难，是不断向物理极限挑战。

普通人关注的是芯片尺寸的缩小，CMOS器件出现了衰退，就要新的器件设计。

但芯片尺寸缩小之后，工艺难度会加大。

为了让尺寸缩小，分辨率更高，光刻工艺会采用浸没式光刻。所谓浸没式，就是让光源与光刻胶之间用水充当介质，这就对光刻机以及工艺提出更高的挑战。

尺寸的缩小不仅体现平面，还有垂直方向的。原子层沉积（ALD）技术，就是将薄膜厚度控制到只有几层原子。

工艺越先进，缺陷与失败的几率就越大。因此，越是先进的工艺，就越要保证工艺的稳定性。

芯片制造是一个成百上千步的过程，前步工艺调整，后步就要相应调整，而调整带来的影响都是未知的。需要工艺验证，会让芯片研发的周期延长。

大国竞争在于科技，芯片是顶级科技的结晶。

民用操作系统难在生态

操作系统是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源的系统软件程序，是计算机系统的内核与基石。

在国防设备上生态不那么重要，它不需要与外国产品在市场上竞争。

但商用操作系统推出后，市场上缺少兼容它的软件，又缺少兼容它的硬件，用户如何使用它？

生态，是操作系统厂家最大的商业壁垒。软件开发者和硬件开发者越愿意开发兼容这个操作系统的产品，它的市场地位就越稳固。

如果已经有一个操作系统占据了市场上这个生态位，就很难有机会改变它的地位。

想发展新的操作系统，必须有以下契机出现：

1.出现了新的战场。比如微机市场之外又出现了手机。当前的汽车操作系统，就很有前景。

2.旧的市场霸主出现了大危机。这个可能性非常小。

3.一国市场闭门造车。不进口国外硬件和软件，彻底闭关锁国、脱钩。

还有一条路：参与当前占领支配地位的开源操作系统社区，提高在社区中的话语权。

创新决定未来

卡脖子不是今天才有的。当然也有与苏联关系的窗口期，与美国关系的窗口期。但总体上，我国还是以独立自主为主，基础在后起的国家中，算是比较牢固的。

脖子被别人卡的越紧，越是突破赶超的关头。只有创新才能决定未来。尤其是源头创新与关键核心技术的创新。比如，光刻机被科技部列为首位的“卡脖子”技术，第二位才是芯片。

光刻，就是用头发丝千分之一粗细的光线作为刻刀，在晶圆上雕刻原子，形成所需要的图像。这些图像最终汇聚成芯片、传感器等集成电路电子元器件。光刻有几个指标是很难做到的，首先是对准。有人这样比喻：光刻就像两架大飞机从起飞到降落，始终齐头并进，一架飞机上伸出一把刀，在另一架飞机的米粒上刻字。目前最先进的光刻机对准精度，相当于月球有一个硬币，站在地球上的人一枪就能打中它。

这个难度系数非常高，我国目前在20多nm的领域，已经赶上来，精度到几个nm的技术，还有不少差距。

有人说，中国挺不容易，不管什么领域，都得做到前面去，不做到前面去，可能就被别人卡脖子。这是没办法的事，中国体量太大，无法像小国一样靠“买买买”过日子。

（特约作者 陈力坤 花无缺）