听众问答：30 离开美国中国就造不出好芯片，差距得从娃娃开始补上

科学有故事·听众问答

本系列内容来自音频专辑《汪诘：科学有故事》中的“听众问答”，定期答复听友们提出的各种与科学有关的问题。收听音频可至喜马拉雅、网易云音乐、蜻蜓等各大网络电台。

汪诘

科学有故事

最近一段时间有一个与科技相关的重大热点话题，就是中国的中兴通讯公司被美国禁售的事件，好多听众都来问我对这事怎么看？我国为什么都已经这么厉害了，但芯片却还是个罩门呢？

我想，既然是做节目，还是要简单介绍一下中兴通讯被美国禁售是怎么回事。

2018 年 4 月 16 日，美国的商务部下达了对中兴长达七年的禁售令，这个禁售包含两部分意思。一是禁止美国公司向中兴公司出售任何有技术含量的软硬件，准确地说这个出售是广义的，免费赠送也算是出售，用商务部的原话就是不得订购、买卖、使用、送交、存储、交易、转让、运输，包括开源的安卓系统中兴也不能用，因为安卓是谷歌的，说的通俗点就是只要是美国货，中兴公司连碰都不能碰。另一层含义是中兴公司的产品不能在美国销售。可能大家没想到，2017 年的最新数据显示，中兴的手机是墙内开花墙外香，中兴手机在美国的市场份额排名第四，占 11.6%，排在苹果、三星、LG 之后，排名第一的苹果大约是中兴的三倍，中兴手机在美国的出货量大约是 460 万台。禁令是即时生效的，所以也就意味着，从禁令下达的当天开始，中兴原计划销往美国的手机瞬间就变成几乎不值一文的库存了。这个打击对中兴来说是休克性的，中兴的股票也马上就停牌了。在中兴工作的据说八万名员工瞬间不知道该干什么了，当然这是比较夸张的说法，中兴的产品线也并不是完全依赖美国货。我相信在这种公司的危难时刻，一定还是会有大量的中兴员工同心协力、共渡难关的。

那这次美国人为什么下手这么狠呢，原因到底是什么？根据美国商务部的文件，是这么说的，中兴公司违反了 2016 年与美国商务部的一份调解协议，当时中兴公司因为违反了美国商务部关于美国产品的出口限制条例，违规将含有美国技术的产品出售给伊朗等国家，所以美国商务部对中兴实施了 8 亿多美元的处罚，其中有 3 亿美元缓期执行，但前提是中兴公司要承诺做到很多事情，如果不能做到，那就会遭到长达 7 年的禁售令。结果中兴公司实际上没有按照协议规定扣除 35 名员工的奖金，被美国抓住了证据，于是美国商务部就按照当初的协议下达了禁售令。大致来说就是这样一个过程。我相信详细的具体过程肯定是非常复杂的，中兴公司也一定会有自己的理由。那这中间的是非功过我没有资格去评说，也不是我这个节目的宗旨，我只是把事件的背景给听众们交代一下。

这件事情，我想，会给很多并不理性的爱国者上了一课，那些整天用一种很极端的方式号召抵制美货的人在我看来就并不是十分理性的，这次事件就告诉他们，有些产品，我们买不到才是更大的悲剧。我们总不能一边高喊抵制美货，一边又骂美国人不卖东西给我们吧？这种情况是很矛盾的。

同时，这件事情也让很多普通中国人吃了一惊，原来在市场经济中，也并不都是顾客就是上帝啊。可能有很多人都觉得现在这个时代甲方都是腰杆子最硬的，谁有钱谁有底气，只有卖货的求着买货的，哪有买家求着卖家的道理呢。在我们作为个人的日常消费中，确实是这样的。但是在世界贸易的大格局中，尤其是涉及到高科技产品的贸易中，其实并不都是这样。

大家可能不知道，很多中国公司，包括中兴、华为这样的大公司，拿着钱去买美国、德国、日本等国家的高技术含量的产品时，往往并不容易，有时候还要通过一些有活动能力的中间人才能买到。即便买到了，也必须签署同意非常多的附加条件。但也有很多情况下，我国的公司费了很大的周折，填写了大量调查表格，又经过了长时间等待后，只得到对方回复的一封邮件，写道：很抱歉，我们不能将该产品卖给贵公司。有时候，中国的公司花很高的价钱去收购国外一家负资产的公司，可能就是为了这家公司拥有的某一台先进的设备或者某个有研发能力的团队。我们经常说，钱买不来知识、人品、气质等等非物质层面的东西。实际上，有时候，连物质层面的科技产品也是没法用钱买来的。其中，最最重要的高科技产品就是芯片——一块小小的集成电路。它的原料就是一把沙子，提纯成单晶硅后，在上面刻上成千上亿个半导体单元。但这是我国现在面临的一道高高的技术门槛，如果我们不能自己迈过去，就有可能遭到别国一剑封喉式的打击。

芯片到底是怎么做出来的呢？一块芯片的诞生，要经历设计、制造、封装、测试四个阶段，缺一不可，越是前面的步骤技术含量就越高，越往后就相对容易一些。

中国和美国目前最大的差距就在芯片的设计上，这种差距是全方位的差距，不但有技术本身，还有人家先发的专利保护优势。芯片设计本身又要分成很多个层次，最基础的层次就是指令集架构，相当于建楼房的基本框架结构，这种框架结构目前基本上掌握在美国人的手上。在框架结构上继续细化的设计中国和美国、日本、德国的差距也很大。如果从销售额上来说，中国的紫光公司是中国最大的芯片设计企业，可是它目前也仅仅具备设计内存芯片的能力。从先进性上来说，华为的海思麒麟芯片是中国自主研发的最高成就了，不过，它依然是建立在国外的 ARM 框架下，当然用别人的框架还有很多其他复杂的因素，并不仅仅是技术因素，但技术因素是最重要的因素之一。还有，麒麟芯片中非常至关重要的数字信号处理器 DSP 买的是美国德州仪器的技术，华为还研发不出替代品。所以，如果美国对华为也禁售，那么理论上，华为的麒麟芯片也无法生产了。除了手机芯片我们勉强还能算有自主研发能力外，其他广泛使用的民用领域芯片，例如 CPU、GPU等等，我们几乎都还是空白。

芯片的设计图出来了，就要进入到制造环节，如果制造技术跟不上，设计的再好也不行。衡量制造水平的高低有一个最重要的参数，就是芯片半导体单元的密度，这个一般用多少纳米来衡量。这个领域最强的是美国、中国台湾和韩国。中国大陆目前具备的最先进的生产线是 28nm 的，但是国际最先进的已经小于 10nm 了，我们还与国际先进水平有至少两代的差距，我这还是用的中国的最好的水平跟国际上的平均水平比，如果跟他们最先进的去比，那差距就更大。总之，我们在制造领域的差距，业内人士都知道，也是非常巨大的。如果台湾能回归祖国的话，这一块的差距倒是可以瞬间抹平，只是台湾问题就更复杂了。

相比设计和制造，我们在封装和测试这两个环节上的差距倒是并不大，甚至在工厂规模上还远超美国，但工厂规模还是不能代表技术，用到的设备和技术依然还严重依赖进口。

总之，如果大家看到有些乐观主义的文章说，设计制造芯片也没什么了不起的，技术没那么神秘，只要愿意投入研发资金，搞出来并不难，这么说是不客观的，如果真这么容易，中国早就搞出来了。

有些人在谈论中国的成就和世界的地位时，往往眼里只有 GDP，尤其是在谈到日本时，总是拿 GDP 来嘲笑他们发展停滞了，可是，如果从科技的发展来看，日本不但没有停滞，还把中国甩在了后面。我觉得，中国人在对待发展这个问题上，我们也需要一次认知升级，我们不能再只盯着 GDP 来与世界各国比较了，我们还要跟他们比全民的科学素养、科技企业的软实力、科研体制的活力和全民对科学活动的重视程度。

在这次中兴事件后，我也看了大量的评论文章。有两种倾向我都是反对的，一个是速胜论，以为我们只要拿出铁人的牺牲精神，不怕苦不怕累，咬紧牙关就能在三五年内打破国外的技术垄断。还有一个是亡国论，从一个芯片技术的落后就全面否定我国这三十年来在科技发展上取得的所有重大成果。我国的军事技术、航空航天技术、巨型计算机、量子通信、超级工程建设技术等等，那也都是实打实的取得了巨大的进步，该有的自信我们绝不能丢掉，要相信中华民族的伟大复兴迟早会到来。我做了那么多期节目，今天是第一次在节目中喊了一次口号，那是看了很多亡国论的文章实在忍不住了。但是，我其实心理很清楚，喊口号其实是最没有实际作用的做法。

芯片很难做，无论是设计、制造还是封装，都有非常高的技术含量，也没办法靠几个归国的高级人才就能解决。它是一个国家综合科技实力的体现，是一个国家在厚厚的土壤上才能成长出来的花朵，要想造出好芯片，要从娃娃抓起。全民科学素养就是这层厚厚的土壤。我们与美国的真正差距就是这层土壤的差距。

在面对中兴禁售事件中，有些人高喊着口号，有些人痛骂着国民劣根性。也有一些人，默默地咬紧牙关，用自己力所能及的点滴工作为我国的科技发展做一些贡献。而我，通过中兴事件，越发感到自己正在进行的这项科普事业的重大意义，我虽然不能直接为中国今天的科研起到促进作用，但是我在做的是默默地耕耘土壤的工作，或许，明天中国取得的科技成就会有我的点滴贡献。我今天就像是一个农民，为了这片土壤的肥沃，辛勤地翻土、浇水、施肥，这些工作说实话并没有太多的技术含量，只是一些体力活，但这种工作也必须要有人做，一片茂盛庄稼的诞生，每一个环节都需要做好。

而你作为我的听众，或许正在竖立世界观的过程中，或许正在选择未来攻读的方向，也或许是年轻的父母，我想，我们都少喊一点口号，少骂几声娘，咬紧牙关，志存高远，或许我们今天的努力，可以让中华民族的伟大复兴早一秒钟到来。

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▼ 2018.04.29 理性的力量 绍兴站 ▼