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苏联半导体落后摩尔定律:技术竞争的胜者

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:海湾战争结束后不过五个月,华沙条约组织解散;不过十个月,苏联宣布解体。摩尔定律还决定了芯片产业需要持续进行巨大的投入,因为落后制程的芯片价格跌得很快,一旦停止或减少投入,就意味着在竞争中必然落败而且前功尽弃。摩尔定律决定了半导体技术落后的国家是无法依靠自主研发来追上技术领先的国家的。苏联根本就没有可能跟上摩尔定律发展的节奏,它的半导体技术注定会以极快的速度越来越落后于美国。

苏联半导体落后摩尔定律:技术竞争的胜者

海湾战争也是苏式装备与美式装备的对决,伊军的惨败让世人认识到苏式装备已经极大地落伍。苏式装备的落伍在很大程度上又是因芯片技术的落后导致的。以海湾战争中大出风头的精确制导武器为例,苏联导弹的命中率有60米的偏差,美军的偏差仅有15米,而且还在不断地缩小。

苏联在海湾危机和战争中的表现说明,它作为两极格局中的一极已名存实亡,昔日的超级大国只能听任事态的发展。从一定程度上讲,美国在海湾战争中既是打伊拉克,也是在打苏联。海湾战争暴露了苏联的虚弱,加速了苏联的解体。海湾战争结束后不过五个月,华沙条约组织解散;不过十个月,苏联宣布解体。海湾战争、华约解散和苏联解体这三件大事,居然在1991年短短的一年时间内相继完成。

曾经不可一世、纵横近半个地球的超级大国,为何在一夜之间轰然倒下?

谈到苏联的兴衰,就得从冷战说起。二战结束后,东西方之间拉起冷战的铁幕。美国实施援助欧洲的马歇尔计划时就声称,该计划的参加国如果向特定国家出口军事装备、尖端技术和稀有物资之类的禁运物资,美国政府则有权拒绝向该国继续提供援助。1949年,欧洲开始讨论对苏联的贸易管制问题。美国最初想把贸易管制与北约联系起来,将经济话题列入政治和军事安全范畴进行考量,结果遭到欧洲抵制。欧洲国家需要苏联的石油,不愿停止与苏联的贸易,但他们又不敢得罪美国。最终妥协的结果是成立了“对共产党国家出口管制统筹委员会”,总部设在美国驻巴黎大使馆,所以又被称为巴黎统筹委员会(简称巴统)。巴统有17个成员国,包括美国、日本澳大利亚和14个欧洲国家。被巴统列为禁运对象的除了社会主义国家,还包括一些民族主义国家,总数共约30个。

芯片技术,是巴统对社会主义阵营采取技术禁运政策的重中之重。

通过对西方科技发展的跟踪,苏联在晶体管的发展上落后得并不多。1950年,苏联有多家单位完成了晶体管样品的研制。到1957年,已经有苏联自产的晶体管收音机进入苏联百姓的家庭。可是,当美国开始大力发展芯片的时候,苏联还在焦虑地琢磨第三次世界大战的事情。在核爆试验中,苏联发现芯片在核爆带来的大量电子脉冲前毫无招架之力,被永久性烧毁的可能性很大,而真空管基本不受干扰。在核战争的阴影下,苏联决定在军用电子设备上选择真空管,走真空管小型化的道路。我们知道,军事订单对美国芯片早期发展的支持至关重要,苏联的半导体产业由于缺乏军事订单支持,在起步上就慢了半拍。

到20世纪80年代,苏联的半导体工业也有了一些成长,进入了大规模集成电路时代,有5家大型工厂生产大规模集成电路和微型计算机,其中微型计算机年产量突破60万台。然而,苏联长期重视军用工业,轻视民用工业,没有消费市场的支持,也就不可能将半导体产业发展到可与西方竞争的水平。

在冷战时期,资本主义国家和社会主义国家分别以市场和计划作为国民经济的主导。芯片和核武器航天器等尖端技术不一样,因为核武器和航天器虽然投入巨大,但只是一次性的投入,可以凭借举国之力在短时间内达到目的,计划经济反而可能有一定的优势。芯片却是一种必须依靠市场经济才能发展起来的商品。虽然芯片厂的建设及芯片的设计开发成本非常高,但是当分散到大批量生产的通常以百万甚至数亿计的芯片上,每个芯片的成本就变得非常之低。这么大数量的芯片只能通过市场来消化。摩尔定律还决定了芯片产业需要持续进行巨大的投入,因为落后制程的芯片价格跌得很快,一旦停止或减少投入,就意味着在竞争中必然落败而且前功尽弃。所以,芯片产业必须能够实现自我良性循环,即通过芯片产品在市场上的销售来产生经济效益,从而支持新一代芯片技术的研发和资本开支。任何一个国家都不可能在芯片产业上做数十年的巨大投入而不追求利润回报。所以,只有市场经济才能支持得了芯片的发展,计划经济注定与芯片无缘。

要让芯片的性能按照摩尔定律的路径演进,需要全球半导体产业界的分工合作与共同努力。摩尔定律决定了半导体技术落后的国家是无法依靠自主研发来追上技术领先的国家的。因为芯片技术是以指数级的速度在进步,技术落后的国家只搞自主研发,不仅浪费时间和金钱,而且差距会越来越大。所以,从引进、消化吸收到自主创新,是半导体技术后发者赶超世界先进水平的必由之路。日本、韩国和中国台湾地区的半导体产业都是这么发展起来的。在冷战时期,因为西方的技术封锁,社会主义国家全都被排斥到全球半导体产业链之外,无法分享到芯片技术进步的成果。苏联根本就没有可能跟上摩尔定律发展的节奏,它的半导体技术注定会以极快的速度越来越落后于美国。(www.xing528.com)

芯片每隔几年就要更新换代一次,新一代芯片的性能都将翻倍增长。强大能量的芯片就像一个超级发动机,改变了很多产业的面貌。一旦缺乏先进芯片的支持,很多国民经济门类的发展速度都要变缓。以电子工业为例,芯片被称作是所有电子整机设备的心脏。正如心脏的强弱决定了一个人是否健壮一样,芯片也决定着一个国家电子工业的发达程度,而电子工业的发达与否又在很大程度上决定了一个国家的国民经济的发达程度。

芯片技术还通过与其他学科的密切结合而催生新的产业,驱动经济增长。最典型的例子是自20世纪80年代中后期崛起的微机电系统技术。微机电系统将电子系统和外部世界联系起来,可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号,把这些信号转换成电子系统可以认识和控制的电信号。微机电系统在电子、医学、工业、汽车、军事和航空航天领域有着广泛的应用。

芯片被誉为“工业的粮食”。到了1990年,仅这个“粮食”本身就已经发展成为一个年产值达1000亿美元的大产业,可想而知受芯片哺育的所有行业的新增产值规模有多么巨大。苏联在半导体产业上的落后,使得它缺乏芯片这一“经济的倍增器”,导致国力与美国的差距越来越大,在与美国的竞争中越来越吃力,直到整个国民经济都在与美国的全球争霸中被拖垮。

从生产力的角度出发,人类社会到目前为止可以划分成三个阶段:农业社会、工业社会和信息社会。半导体产业是信息社会的基础产业,软件互联网、移动互联网等信息产业都必须建立在半导体产业的基础之上。芯片是进入信息社会的钥匙。无法获得足够数量的先进芯片,使得苏联的信息产业相当不发达。芯片问世仅仅三十来年的时间,西方的科技和经济发展日新月异,早已进入信息社会,苏联的国民经济基本上还停留在工业社会的水准,与西方国家有着代际的差距。

战略科学家江上舟在生命的最后十几年都在极力推动中国芯片产业的发展,他在研究国家中长期科学和技术发展规划时曾感慨:“美苏技术竞赛,苏联失败,致命之处不是因为在粮农、畜牧、轻纺、采掘、冶炼、交通能源、机电、化工、医药甚至航海、航空、航天等非高速发展产业领域缺乏高级尖端技术。苏联失败,致命之处,乃是输在成长轨迹遵循摩尔定律日新月异飞行跳跃的半导体微电子产业领域;苏联高速发展之信息产业步履蹒跚、日趋滞后。”[3]吴军博士也认为:“俄罗斯和东欧,以及中东地区今天相对落后的根本原因,就是错过了这半个世纪以来围绕着半导体集成电路的信息革命。苏联解体和东欧剧变之前,根本就没有半导体产业,甚至很少使用集成电路。”[4]

苏联的经济基本上靠石油支撑。20世纪七八十年代是苏联石油工业大发展的时期,西伯利亚一系列大型油田陆续被开发,苏联石油产量节节上升,超过美国成为世界第一大产油国,最高年产量为6.2亿吨,创造了石油产量最高的国家的世界纪录。受益于两次石油危机带来的石油价格大涨,苏联获得了大量的外汇收入,其经济发展的种种问题都被掩盖。一旦石油价格跌落,苏联的经济就发展不下去了。比较一下,大力发展半导体产业的东亚经济体普遍贫油,正是因为自然资源的缺乏才迫使它们努力发展半导体等知识密集型产业。

苏联错过了芯片革命,也就错过了计算机革命,错过了互联网革命,更不要说错过移动互联网革命——到移动互联网革命的时候,已经没有苏联了。继承苏联主要遗产的俄罗斯,其黑客的能力很强,也拥有世界第一流的数学家,但是信息产业的基础一直都非常薄弱,电子工业和芯片技术仍然大大落后于世界先进水平,所产芯片占全球市场的份额可以忽略不计,其99%的电子器件和芯片,包括军用电子和航天电子产品,都必须依靠进口。从2014年起,俄罗斯无法从美国等国进口军用级电子零部件,俄罗斯的导弹和航天企业开始转而向中国寻求航天电子器件的替代进口。而2015年,中国最重要的北斗导航卫星已实现98%的部件国产化率,关键器件全部实现国产。[5]

当然,在1991年海湾战争爆发之际,中国大陆的半导体产业还相当落后,比苏联好不了多少。

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