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苏联电子技术世界领先,为什么俄罗斯造不出芯片?,nm,计算机,电子工业
2024-07-14 18:57:41
苏联电子技术世界领先,为什么俄罗斯造不出芯片?,nm,计算机,电子工业

“喜报,喜报,我国光刻机技术取得巨大突破,可以自主生产350nm芯片!”

基本上(shang)所有的俄罗斯媒(mei)体,最近都在报道(dao)这个重磅消息,根据塔斯社的说法,这款350nm工艺的光刻机已经组装完成,并且通过了测试,很快就(jiu)可以投产。到2026年,俄罗斯有望造出130nm工艺的光刻机。

图片来源:塔斯社

俄国科技博(bo)主们直接高呼(hu)“乌拉”,评(ping)论区(qu)也是集体狂欢,仿佛俄版的“轻(qing)舟已过万重山”。

俄罗斯人在狂笑,吃瓜网友们也在狂笑。

大家(jia)严重怀疑新闻是不是多打了一个0,或者自己是不是穿(chuan)越了。

哪怕不关注科技新闻,光是看看广告都知道(dao),现在市面上(shang)主流(liu)的手机芯片,已经用上(shang)5nm或者4nm工艺,14年前的iphone,都用了45nm的工艺。您这350nm的芯片,真不是拿着放(fang)大镜手搓出来的?

再说2026年掌握(wo)130nm工艺的宏伟蓝图,虽然(ran)看起来进步神速,但是你细究下就(jiu)会发现,人类开始普及130nm芯片,已经是遥远的2001年,这哪叫突破,这叫考(kao)古(gu)

2001年发布的奔腾3 130nm版

01.芯脏病大国

这种嘲(chao)讽,估计俄罗斯人已经内(nei)心(xin)毫无波澜了。

俄乌战争爆发后,俄罗斯受到了全方位制裁,各种芯片自然(ran)也是断供了。

因为电子工业非常落(luo)后,一些并不算先进的芯片,俄罗斯也难以自给自足,导致严重缺芯,不少领域都闹了笑话,之前网上(shang)就(jiu)盛(sheng)传,俄罗斯已经窘迫到要拆洗衣(yi)机、电冰箱,拿里面的芯片给武器用。

西方报道(dao)的真实性,可能有点存疑,但俄罗斯自己揭的短也能提供充分(fen)的笑料(liao)。从2022年开始,西方制造商停止向俄罗斯联邦(bang)储蓄银行交付银行卡芯片,为了解决(jue)危机,节约库存,俄罗斯联邦(bang)储蓄银行大量拆解用户捐(juan)出的旧卡以及无人认领的遗失卡,把里面芯片的数据清除之后,装到新卡上(shang)。

按俄媒(mei)说法,这种转移工艺的不良率居然(ran)高达40%。

图片来源:cnews

比这个更窘的,可能是俄罗斯高科技公司(si)新推出的PC产品Akinak。该产品号称(cheng)使用了自研芯片,可以打破封锁。

Mobile Inform Group生产的Akinak电脑

连宣传语都是“来自俄罗斯,为了俄罗斯人”。

图片来源:Mobile Inform Group官网

但媒(mei)体仔细一扒才发现,这玩意集成了4个A53核(he)心(xin),Cortex-A53 是ARM公司(si)在2012年发布的微架构,也是古(gu)董级了,而且当年主要用在手机平板上(shang),在2024年用这东西做PC,只能说勇(yong)气可嘉。

更悲催的是,由于俄罗斯自己缺乏芯片生产能力,这个考(kao)古(gu)成果只有10000份库存,都是制裁开始前找海外工厂做的,现在还没找到新的代(dai)工厂。

02.好汉要提当年勇(yong)

俄罗斯电子工业的地狱笑话,还有很多很多,一天都未必能说完。

不过要放(fang)在几十年前,估计是没人敢笑苏(su)联的,红色帝国的电子工业,曾经让整个西方颤抖。

1945年,美(mei)国成功研制了世界上(shang)第一台可编(bian)程的电子通用数字(zi)计算机,埃尼阿克 (ENIAC )。这头巨兽重量超过30吨,占地170平米,而且耗电量极大,有传闻说,它工作的时候(hou),周围(wei)居民区(qu)的灯都会变暗,而且可靠性极差,一半的时间都在维修。

短短五年后,苏(su)联就(jiu)推出了更为先进的MESM计算机,占地仅60平方米,却拥有埃尼阿克60%的算力,功耗还大幅降低,可靠性也远好于前者。

MESM

苏(su)联各大研究所又开发了众多型号的计算机,性能在当时都称(cheng)得上(shang)世界一流(liu),虽然(ran)有些老型号具体参数已经丢(diu)失,但我们仍然(ran)能从历史进程中,感受到它们的强大。

1956年12月投入使用的 Strela 计算机,为载人航天计划进行了大量计算,极大地缩短了准备期,最终让苏(su)联得以抢先将(jiang)尤里·加加林送入太空,在气势上(shang)力压美(mei)国。

1975年,美(mei)苏(su)进行太空项目合作,同样(yang)一份太空任务遥测数据,使用BESM-6的新型计算机的苏(su)联科学家(jia),比NASA早半小时完成处(chu)理工作。

BESM-6

插句题外话,中国电子工业,也跟苏(su)联息息相关。比如,我们的第一代(dai)大型计算机,103机,就(jiu)是按照苏(su)联BESM系列的图纸进行仿制改(gai)进的,它为两弹一星工程做了大量计算,还在化工、民用等领域大展身手。

103计算机

苏(su)联的电子工业之强大,并不仅仅体现在大型计算机领域。

在50年代(dai),他们就(jiu)开始大力发展移动通讯技术,沃罗涅日市通信研究所研制出了“阿尔泰(tai)”移动电话,把尺寸缩到一个鞋(xie)盒大小,而同时期的美(mei)国设备,大到连汽车后备箱都放(fang)不进。

在很多国家(jia)还在拍电报的时候(hou),苏(su)联就(jiu)已经能通过城市高处(chu)的“阿尔泰(tai)”基站,覆(fu)盖几十公里内(nei)的无线通话。

在70年代(dai),苏(su)联的许多家(jia)用电器已经借助电子技术实现了自动化,比如尤里卡洗衣(yi)机,就(jiu)率先实现了自动计时排水。

苏(su)联利(li)沃夫工厂生产的mini便携电视,更是率先实现了走到哪看到哪的神奇体验。

当任天堂game boy风靡全球(qiu)的时候(hou),铁幕另一侧(ce)的苏(su)联孩子,也在玩着他们的红色游戏机,IM-02。

苹果的Apple II电脑大卖特卖的同时,苏(su)联也掏出了同类型的个人PC,Agat。

03.点错科技树

看多了苏(su)联时代(dai)的电子工业成就(jiu),再想想俄罗斯今天的惨(can)状,你可能会更加疑惑,他们是怎么把家(jia)底败光的,并且发出全小将(jiang)式感叹(tan)。

这事情还要从底层技术讲起。

刘慈欣在《三体》中对计算机的工作原理做了非常有趣的还原,海量的士兵进行非常基础的二进制计算,通过负责挥舞两个不同颜色的旗帜来表达计算结果,传递给上(shang)层军官,从而将(jiang)结果汇总整合,计算出高难度的三体问题。

《三体》

对于现实中的计算机也是,基础单元进行简(jian)单计算,在系统中集成海量的单元,就(jiu)可以得出复杂的计算结果。

在电子工业的起步阶段,各国都采用真空电子管作为计算单元,美(mei)国的埃尼阿克就(jiu)采用了18000个电子管,苏(su)联的MESM则使用了6000个电子管,电子管的体积非常大,这就(jiu)导致了早期的计算机都是巨人级。

这还没完,电子管的技术源头其实是灯泡,它在工作时会产生大量的废热,还会白白消耗掉大量的电,启动前甚至还需要预热。电管子本身也比较脆弱,不管是埃尼阿克还是MESM,都需要每天进行检修,替换掉损坏报废的电子管。

埃尼阿克上(shang)的电子管

西方和苏(su)联的科学家(jia),都早早意识到了电子管的局限性,并且开始研究替代(dai)方案(an)。

在1947年,三位美(mei)国科学家(jia)利(li)用半导体材(cai)料(liao)制造出了晶体管,这东西同样(yang)可以作为基础计算单元,而且体积小、重量轻(qing)、能耗也少。

随后西方又攻破了晶体管小型化、平面化技术,这使得将(jiang)电路集中制造在半导体晶圆表面上(shang)的,在极小的区(qu)域内(nei),融(rong)入海量的计算单元,这就(jiu)是所谓的集成电路,或者通俗点,叫芯片

显(xian)微镜下的集成电路

同样(yang)是1947年,苏(su)联科学家(jia)也在秘密实验中,掌握(wo)了晶体管的原理和基本工作。但苏(su)联仔细斟酌后,并没有继续发展晶体管,而是当做不实用的技术搁置了起来。

其中一个很非常重要的原因是,他们发现晶体管难以承受电子脉(mai)冲(chong),而核(he)弹爆炸(zha)必然(ran)会产生巨大的电子脉(mai)冲(chong),会导致晶体管失效,集成电路烧(shao)毁(hui)。

苏(su)联高层坚定(ding)地认为,核(he)大战一触即发,当百万苏(su)军在蘑菇云的陪伴下冲(chong)过铁幕,他们那些由电子管控制的武器依然(ran)坚挺,而西方那些娇贵的晶体管设备早已失效,只能束手就(jiu)擒(qin),然(ran)后在史书上(shang)留下又一个资本主义笑话。

当然(ran)这只是原因之一,另一个问题在于路径依赖。

受当时的科技所限,早期的芯片面临半导体材(cai)料(liao)不纯以及工艺不达标等等问题,大规模生产时良品率极低,性能提升也相对缓慢。

反(fan)而是成熟的电子管,还能进一步挖(wa)掘潜(qian)力。苏(su)联是这方面是公认的龙头老大,50年代(dai)末(mo),瓦伦丁·阿夫杰耶夫院士攻破了电子管小型化技术,成功将(jiang)电子管尺寸缩到原来的几分(fen)之一甚至十几分(fen)之一,可靠性也大大增强。

这项发明不仅让苏(su)联的大型电子管计算机性能飙升,也让战机、坦克等武器可以搭载更加复杂的电子设备,完全满足当时的需求。

一边是遥遥领先的成熟技术,一边是不靠谱(pu)的新玩意,讲究实用主义的苏(su)联,毫无意外地给晶体管下达了死刑判决(jue)。

“苏(su)联以后不要搞晶体管 ,集中力量搞电子管小型化 。”——苏(su)联最高领导人尼基塔·赫鲁晓夫

04.走上(shang)歪路

当苏(su)联沉醉在自己的电子管成就(jiu)中,西方正在另一条赛(sai)道(dao)上(shang)狂奔。

随着半导体材(cai)料(liao)和集成电路工艺越来越成熟,西方的芯片也以恐怖的速度进化。英特尔的创(chuang)始人之一戈登(deng)·摩尔,提出了著名的摩尔定(ding)律,集成电路上(shang)可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍,也就(jiu)是芯片性能翻一倍。

在整个20世纪,摩尔定(ding)律不断在西方电子工业应验,这对于苏(su)联来说,是接连传来的“噩耗”。

对手的电子设备已经越来越精密和小型化,性能也越来越强悍,芯片已经在民用设备上(shang)迅速普及,军队也广泛使用,无论苏(su)联科学家(jia)怎么改(gai)进电子管,都无法达到同样(yang)的效果。当苏(su)联高层得知美(mei)国在洲际(ji)导弹上(shang)都使用了芯片之后,终于慌(huang)了,决(jue)心(xin)转型发展芯片。

考(kao)虑到差距太大,害怕追赶不上(shang)的苏(su)联高层决(jue)定(ding),把任务交给更为高效的机构,也是他们最信任的机构,克格勃

70、80年代(dai),克格勃安插在海外的间谍,不断窃(qie)取西方科技公司(si)的数据和资料(liao),甚至直接将(jiang)芯片和电脑样(yang)品偷运回(hui)苏(su)联,供科学家(jia)们拆解研究。

苏(su)联科学家(jia)也真的虎,再复杂的东西,也只需要一到两年就(jiu)可以复制出来。不管是大型计算机,还是个人PC或者游戏机,又或者是芯片,苏(su)联人摸到了,就(jiu)能搞出对应的复刻版。

气得美(mei)国工程师(shi)直接在芯片上(shang)刻俄语嘲(chao)讽,“当你足够关心(xin)偷走最好的东西,就(jiu)会看到这句话”。

克格勃和苏(su)联科学家(jia)一起发力,让苏(su)联和西方之间技术差距迅速缩小,从表面上(shang)看,该有的设备都能造出来。

但这只是表面,还记得摩尔定(ding)律吗?每隔两年芯片性能翻一倍。

即便苏(su)联科学家(jia)个个都有写(xie)轮眼,这种复制模式也注定(ding)了芯片技术要落(luo)后一代(dai),当芯片性能不断增长,“落(luo)后一代(dai)”所代(dai)表的差距还是会越来越大。

更大危机在于,很多所谓“成功复制”的产品,只是在实验室里面复刻了,苏(su)联并没有拿到对应的生产技术,在大规模推广的时候(hou),还是遭遇了良品率低、质量不过关等一系列问题,导致产品又贵又不好使

再加上(shang)当年苏(su)联实行计划经济(ji)体制,普通人买不起这么贵的芯片和电脑,而那些工厂机构只是被(bei)动接受分(fen)配,难用也得硬着头皮用。

研发者和生产者无法从市场(chang)中获得正面或者负面的反(fan)馈,自然(ran)就(jiu)不知道(dao)改(gai)进的方向,也缺乏改(gai)进的动力。所以,苏(su)联通过逆向工程取得的成就(jiu),始终没有转化成正向研究。

直到戈尔巴乔夫时代(dai),苏(su)联高层才意识到,简(jian)单的复制无法解决(jue)问题。

他们终于下定(ding)决(jue)心(xin)要在芯片领域投入巨资进行正向开发,利(li)用苏(su)联科研人员(yuan)力量雄厚、熟练工人数目众多的优势赶上(shang)西方。

作为计划的关键,苏(su)联决(jue)定(ding)为所有学生提供计算机教学,这可以制造高达100万台的广阔市场(chang),解决(jue)产品无处(chu)可用的困境。学校培养出足够的人才之后,不仅有新血液加入研发队伍,各行各业也将(jiang)普遍(bian)使用计算机工作,进一步增加需求。

苏(su)联首款大规模进入校园的电脑, BK-0010

这个计划看起来还不错,但我们站在上(shang)帝视角就(jiu)知道(dao),此时距离苏(su)联解体已经不远了。

05.前功尽(jin)弃

1991年11月23日深夜,停泊在黑(hei)海岸边的库兹涅佐(zuo)夫号航母,突然(ran)启航向着外海驶去。

船员(yuan)们已经得到了“苏(su)联即将(jiang)解体”的密报,各加盟共和国正在火速瓜分(fen)家(jia)产。为了给新生的俄罗斯海军留下一点脸面,船员(yuan)们驾驶这艘原定(ding)归属乌克兰的航母,逃离港口,开回(hui)了俄罗斯。

俄罗斯能靠着军人们的忠诚(cheng),从苏(su)联的庞大遗产中多分(fen)一艘航母,或者几百台坦克,但抢不到更重要的东西——产业。

在苏(su)联时期,为了平衡各个加盟共和国的利(li)益,苏(su)联高层有意将(jiang)原本可以集中的产业拆散。像电子工业,就(jiu)分(fen)配一大半给了波罗的海三国去发展,也就(jiu)是今天的立陶宛爱沙尼亚以及拉脱维亚,还有一部分(fen)则是给了白俄罗斯

当年下这个决(jue)策的人,可能并不觉得这有什么风险,谁又能想到牢不可破的同盟有朝一日会支离破碎呢(ne)?

与俄罗斯有着历史仇恨的波罗的海三国,在苏(su)联解体后几乎(hu)立刻就(jiu)翻脸不认人了,白俄罗斯也是若即若离,保持着微妙的关系。

结果是,无数研究者一觉醒(xing)来,发现跟自己对接的国内(nei)工厂,已经随着镰刀(dao)锤子旗的降下变成了海外工厂;而工厂也发现,自己本该收到的图纸和数据,已经成为了隔壁(bi)邻居的国家(jia)机密。

原本还在奋力追赶西方的苏(su)联电子工业,这下被(bei)彻底打断了腿,各种项目完全瘫痪。

而俄罗斯自己根本没有精力去救(jiu)这个摊子,毕竟要命的事情太多,休克疗法、经济(ji)危机、寡头崛(jue)起、北约东扩……

就(jiu)这样(yang),苏(su)联宏伟的电子工业计划完全付之东流(liu),大批的科研人员(yuan)失业,他们不愿意浪费自己的才华,纷纷选择(ze)到国外去发展。

这里面的典型代(dai)表就(jiu)是弗拉基米尔·彭特科夫斯基,他曾获得苏(su)联国家(jia)奖,本来主持着好几个芯片开发项目,结果苏(su)联解体后项目全部告吹,他只能跑到了英特尔当首席工程师(shi),开发了畅销全球(qiu)的奔腾3系列芯片

讽刺的是,2001年发布的130nm版奔腾3 ,现在居然(ran)成为了俄罗斯力求在2026年实现的目标。

06.卷土重来?

苏(su)联解体后,俄罗斯在相当长一段时间里,对于电子工业都是抱着躺平态度,绝大部分(fen)芯片依赖进口。

2005年,俄罗斯使用进口芯片的比例已经高达95%,在格洛纳斯导航卫星这种国之重器上(shang),都只有50%的电子元器件是国产。

少得可怜的国产芯片中,还有相当一部分(fen),必须依靠进口的设备来生产的,比如说光刻机,俄罗斯就(jiu)严重缺乏相关技术。

2014年俄乌摩擦骤起,俄罗斯与西方的关系也急剧(ju)恶化,到这个时候(hou),他们才终于想起来要大力发展自己的电子工业。

即便如此还是没有赶上(shang)战争的时间点,如今芯片买不到了,生产设备也不给维护(hu)了,芯脏病当场(chang)发作。

对于俄罗斯来说,已经太晚了吗?

这倒也未必。

从民用市场(chang)角度来说,现在已经不是美(mei)国一家(jia)独大的时代(dai)。

即便全世界都制裁俄罗斯,只要中国不加入对俄罗斯的制裁,它的民用汽车、电子数码、通信基建、油气炼化、小型无人机等等对国计民生至关重要的领域,就(jiu)不会陷入瘫痪。

而从军用角度来说,因为军用芯片对于体积和能耗通常没有那么高的要求,哪怕是350nm的芯片,也足以支撑大部分(fen)的装备制造。

至于高端芯片领域,一方面目前的芯片技术路线正在遭遇瓶颈,俄罗斯只要能持续进步就(jiu)能多少缩小与世界的差距。

另一方面来说,俄罗斯原本也不指望跟中美(mei)这样(yang)的国家(jia)去争夺全球(qiu)产业链(lian)的主导权。

俄罗斯之前的问题在于,它太相信西方自由主义全球(qiu)化那一套,以至于连自己保命的家(jia)伙都丢(diu)了。

现在它决(jue)定(ding)要捡起来了,这无论如何对它都是好事。

发布于:上(shang)海市
版权号:18172771662813
 
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