由三篇半导体文章想到的

最近有三篇牵涉到半导体的文章，我想就我所了解的说一说。

一是何祚庥院士提到要搞懂一件事必须重视基本理论，要做好芯片必须重视基本理论的重大意义。

一是骆军委、李树深的《加强半导体基础能力建设 点亮半导体自立自强发展的“灯塔”》。

一是铁流的《科工力量：何祚庥院士把“芯片不如人”的原因讲对了吗》。

先说一下结论，三篇提出了重大问题，但引导的解决方向并不明确，甚至有一些误导性，误导普通读者也就罢了，若是误导了决策方向呢?

我认为有可能的误导是: 以为只要导引高素质人才进入这个领域、给予充分资源支持，国内的半导体及相关产业就能快速提升。这并未充分估计过去数十年相关企业以大量人力(而不仅是人才)、物力、时间堆积起来的超越障碍，给了人们以高素质人才加上扎实的”基础研究”就能快速超车的幻象。

一般何院士的读者可能得到的”基础研究”印象是这样的: 利用深奥的基本理论、导出一种顶尖的工程解决方案、类似于何院士提到的氢弹研发。而铁流的读者则可能认为底层技术如”核内的缓冲理论、控制器的缓冲理论、主频提高理论等都非常重要，如果没有充分掌握这些理论，就很难设计出高性能的CPU。”于是乎，工程里有些基本理论是国内企业所掌握不了的，也就是它们不长进的罪证，而英特尔因为掌握了这些理论，所以”使用45nm工艺就可以把主频飙到3Ghz，国内CPU设计公司使用台积电7nm工艺，主频才勉强达到3Ghz，这就是差距。”至于骆李两位先生的文章，写得比较模糊，不知其真正意图，就暂且按下不表。

我们就来看看一些例证吧! 首先说说英特尔，铁流堆了一些”理论”在说明英特尔的先进性，却漏掉了一个英特尔CPU能超频非常重要的关键:女工。早先制程不那么先进的年代，英特尔雇了大批女工(为何是女工? 因为这工作需要耐性、细心、眼明手巧，故而多是女工，学历不需高，大多是大学或职业学校毕业)做客制化布局与绕线(customized layout and routing)，以求最大限度的降低电路里临界路径(critical path)的时延(latency)，这些女工不似一般工程师采责任制而是合同工，超时有丰厚的加班费，因而早在2000年左右年景好时这些女工可以凭靠高额加班费拿到十数万美元的年薪，是当时一般工程师的若干倍，但职业生涯也短，因太耗眼力了。而它的对手AMD出不起这个钱，结果可想而知。

但很快这条路到了先进制程年代慢慢走不动了，原因是尺寸越缩越小，各类问题(如漏电流、寄生电容)很难再以清楚且可操作的设计规则让女工在屏幕上指指画画就能解决了。取而代之的，则正是台积电的试错法。

台积电开发先进制程，采取人海战术，一天轮三班工程师，将材料配方、元件结构、以及电路布局的可能组合试了个遍，再以机器学习方式从海量实验数据中挖掘蛛丝马迹，归结为具体的设计规则。当时轮夜班的工程师，则美其名曰”夜莺部队”。此种血泪斑斑的研发路，岂是大家心目中的”基础研究”? 又岂是一句”重视基础研究”就能带过?

在半导体领域要赶超，最大的敌人是时间，但最大的助力可能也是时间。海外企业以巨量人力物力时间堆砌出来的超越障碍，我们要不要从头再来一遍? 如果要，时间就是敌人。寄望于投入高素质人才而非巨量人力就能超越，我认为唯一可能是另辟蹊径弯道超车，但这可能性不大、就像梦想着挖几位关键人物就能管好一座先进制程厂一样不切实际。不过另一方面，摩尔定律已经慢下来了，其效益也不再如此惊人，从这方面说，时间可能又是个助力。