其他
谨以此文献给伟大的芯片专家和科技创新企业家戈登·摩尔。致敬,逝去的摩尔和即将逝去的摩尔定律。本文核心观点和结论是:美国对中国发起的芯片战,是在一个错误的时间、错误的领域、向错误的对手发起的错误的战争。我曾在“《长津湖》及抗美援朝的军事科学解读”一文中系统地指出:中国人民志愿军之所以能用相对劣势的装备战胜优势装备的美军,一个关键性的原因是朝鲜半岛普遍山地的地形,而我人民解放军从建立的一开始就极为善长山地作战。志愿军最为充分地利用了朝鲜半岛的崇山峻岭,加上夜战,这些对美军造成了最大程度的能力限制。这有效地逆转了双方武器装备的差异,并使我军其他逆天的战略战术和素养(穿插、能聚能散、水银泄地、三三制与勇敢牺牲精神等)得以充分发挥。我们可以设想一下,如果当年抗美援朝战争是发生在当今俄乌战争一马平川的战场,结果会是如何?志愿军还能否战胜美军?这个问题可能是要打一个问号的。当年63军为什么要死守铁原,15军要死守上甘岭?因为一旦失守,后面上百公里就是“一马平川、无险可守”。“抢占有利地形”,避免“无险可守”,这些是我人民解放军近乎本能的战术概念和反应。即使在平原地带,我军也可以通过挖地道而获得巨大优势。但这个只能作为防御手段。如果在一马平川的平原上,能打出五次战役里双方几十万人规模的围歼作战吗?这更是要打一个大大的问号的。2000年前,甚至2010年前,摩尔定律高度有效,所以芯片领域可以说是一马平川,美国芯片企业可以说是一路狂飙突进,中国公司在没有能力从美国获得充分芯片技术资源共享前提下是难以对抗的。但在今天,随着摩尓定律逐步遇到越来越多的极限,相当于逐步进入了越来越多崇山峻岭的地形。这就是在目前这个阶段美国发起全面的芯片战争,中国为什么可以用相对劣势的技术打败美国最优势技术的客观条件所在。本文目录:一、我的学术态度——追求卓越和原创二、对摩尔定律的深度讨论三、CPU位长及64位极限四、时钟频率(主频)及9GHz极限五、指令集与计算架构六、存储结构对计算性能的影响七、片内多核与阿姆达尔定律八、其他计算能力堆叠技术九、其他影响计算能力的技术十、中国芯片战制胜之道一到五为上篇,六到十为下篇。一、我的学术态度——追求卓越和原创本文准备了很长时间,正准备写的时候突然见到网上传来人类芯片发展历史上最伟大的人物之一戈登·摩尔离世的消息。摩尔是一位对整个人类芯片技术历史发展有着举足轻重作用的人物,是我们这一代人心里的大神之一。尽管美国现在正在对中国全面地展开芯片战,尽管以他的名字命名的著名摩尔定律正在逐渐失去作用,也丝毫不影响我们对摩尔个人的高度尊敬和怀念。一个时代正在结束,可以用有人评价林肯的话来评价他:当一颗大树倒下的时候,才能准确丈量它的高度。为什么要用“网上最权威”这样不谦虚的说法?先参见我以下最权威文章系列:网上最权威的人工智能分析网上最专业的VR分析文章资深IT人详解什么是“元宇宙”——细说历史上那些“什么都不是”的概念战略决战:中国科技如何领导世界——最权威分析中国人的文化中有“谦虚是最大的美德”说法,但我要告诉你在当今的时代,“谦虚是最大的缺德”。为什么?首先,在需要中国人大量地与西方人打交道的时代,你谦虚的话,别人不会认为你有美德,而只会认为是你真的没本事,真的不行,真的应该被人看不起。其次,对于创新来说,如果不是“世界上最”的东西,能叫创新吗?所以,“最”是今天的中国学术界和科技界必需具备的、最起码的参与游戏的资格。如果你不是“世界最”的东西,有什么资格搬出来说事?纯属浪费社会资源和别人的时间。因此,谦虚往往成为学术体制内的庸人无所作为混日子的保护伞。“我们与世界先进水平还有很大差距”“追赶世界先进水平还需要几代人的努力”......这话听起来很规矩、让别人没话说,但事实上的作用就是“无论我做成什么样,你都别有意见。即使我占用了国家大量资源,也不需要做出世界最领先技术水平的东西”。我们看到国外很多企业,依靠非常领先的技术,在公司介绍里一开头就是自己是某某领域国际领导性的企业,拥有什么世界最领先的技术。但中国公司就不被允许这么说,也不允许这么想。中国的广告法里就一刀切地全面禁止说“最”“第一”。即使中国公司真做出了世界技术最先进的东西,也不允许说出事实情况。过去这么规定是有合理性的,因为过去中国的确在技术上差太多,随便去说“最”往往事实就是吹牛和欺骗。但今天已经完全不一样了,中国公司已经有大量世界最领先的技术,为什么不允许说?只要有充分的客观科学证据(第三方检测报告等),展示它们不行吗?要想做出世界上技术水平最高的产品,当然是要投入大量研发费用的。可是你长期费尽心力和投资、还可能失败的风险,去做出世界上技术水平最高的产品时,却被法律禁止说出事实来。你不说出来客户怎么知道?客户不知道你怎么能卖出好的价格?你卖不出好的价格怎么能收回巨额的研发投资?收不回投资,谁会愿意去做从0到1的、原创的工作?中国公司只被允许说价格更低,一切商业环境都是在比拼价格。但在美国却没有对“最”“第一”的任何禁止。他们甚至把技术上“最”“第一”当成一个企业可以立身于市场的最基本资格、最起码的要求。美国企业说他们的产品技术是世界上最好的基本上是习惯性的,而中国企业做出了世界上最好的产品技术如果说出来却是非法的。何止是毒教材,今天的中国在思想上、法律上、文化上、教育上、学术标准上......被渗透、控制和封锁得有多么深、多么广?IBM官网上对自己技术的宣传语“世界上首个......”“密集程度首屈一指”。按中国的广告法,这涉嫌违法吗?如果他不说,客户怎么知道他是第一个做出来的、世界上最领先的产品技术?中国公司有没有世界上最好的技术?多得是。因为我专门研究和支持中国的原创技术,所以有很多中国拥有原创技术或世界最领先技术的公司会与我联系。苏州有一家公司苏州恒兆,开发了世界上能量效率最高的空调,远远超过其他国内外友商。现在根据中国空调能效的分级,最高的是1级,能效是5,但苏州恒兆可以做到6.5。另外,苏州恒兆还开发了完全不用安装的空调,很不好意思,世界首创,美国、欧洲、日本都没有,不仅是“最”,而且是目前全球具备“唯一性”的产品技术。怎么办?允许说是“世界技术最先进的空调”这个客观情况吗?苏州恒兆不用安装的空调。基本原理其实也不复杂,它是将反向的热量储存在机器内的水箱里。北京有一家高科技企业北京美尔斯通,开发了超导磁测量技术,其灵敏度达到世界最高。它的灵敏度高到多少呢?如果装在飞机上可以探测到水下很深处游动的鱼。实在不好意思,其技术水平远远超过美国,欧洲、日本根本就没有同类技术。这些实际情况可以说吗?美尔斯通创始人米旺先生。以美尔斯通超导磁测量传感器为基础开发的心磁仪。芯片被封锁是很小、很小,小到几乎可以不值一提的小事情。真正的问题和障碍是我们所有人都在高喊要创新的同时,却在思想、文化、法律、教育、学术标准和商业模式上,对中国企业、工程师、学者们、投资者们原创性工作自己人为设置一道又一道封锁线。在这种情况下,能去简单责怪中国人不做原创吗?最后,“谦虚美德”往往成为压制年轻人创新的最大思想枷锁之一。已经成为学霸的人,当然可以说话非常谦虚,因为他有谦虚的资格。无论他再怎么谦虚,说自己水平如何有限,因为他的地位在那里摆着,他说什么别人都得听。你一个功成名就的人可以这样,但也要求年轻人必须谦虚,不能说,即使做出了世界最领先的东西,也绝对不允许说出来。历史上,大量世界最领先的东西往往就是年轻人做出来的。谦虚,是压制中国科研创新环境的最大文化障碍和思想枷锁之一。抱持学习的态度肯定是很重要的,客观地展示和要求做出世界最领先的东西绝对不是简单心态上的张狂,而是客观。我想说的是:我总是以“网上最权威”这样的目标来要求自己,要写就写这种水准的文章,尽管真的可以谦虚一下未必都能做到。但取发乎上,可能得乎其中,而取发乎中,就只能得乎其下了。在前一篇“中美大变局已经到来”文章中(该文1.6万字),有一位叫“PL人生”的网友留言建议说“公众号的文章请力求做到短小精悍,观点鲜明”。我回复他“非常感谢您提出的意见。为了方便读者阅读,我很早就开始用语音方式提供阅读便利。事实上,只要通过复制链接,用科大讯飞等软件也可以进行语音阅读。但有很多老人不懂这些软件的使用,所以我的每篇文章都提供了语音。但是,我写文章从来不在观点和论述方式上照顾读者,因为所有遵从照顾读者传播学规律的文章基本都是迎合和忽悠读者。我是要给读者真正的知识和分析问题的方法,如果不想接受这一点,就不要读我的文章。我不想去迎合和忽悠读者,更不以提升粉丝量为目的”。一切短小精悍,观点鲜明的文章,必然会导致误解。如果你只是简单地、观点明确地说“中国会超过美国”,各种各样的误解就会铺天盖地而来。有人认为,这是振奋人心(我的目的不是要简单地振奋人心,而是要指明今天这个时代的中国应该干什么);有人会认为,这是民粹主义(我不是鼓动民粹,而是要中国人明白今天自己的责任和新时代需要掌握的第三代科学思维方法);有人认为,这是狂妄自大(我不是要人们单纯享受中国领先的自豪感,而是要人们充分意识到时代对今天中国人的全新召唤,今天的中国人面临的全新历史使命)......然后你又得一个一个地去深入解释,来回斗嘴争吵,最后篇幅不仅更长,而且导致大量散乱的、只是各自加深自己固有陈见的观点和难以消除的误解。人们听到的很多格言式的非常精彩的警句,表面上看起来很漂亮,实则空无一物。因为担心被误解,也只能说得空无一物,从而尽量不让人抓住把柄。因此,只有系统地阅读一些逻辑完整,论述完备的文章,才有可能真正提升自己的知识和分析能力”。但就是这个“不照顾读者”的1.6万多字长文,发表以后却在网上以每小时10万+的阅读量迅猛增长,两天不到今日头条上的阅读量居然突破300万。本文不仅是希望普通读者、政策制定者有所获益,而且能让专业的、甚至是资深的芯片和信息技术领域人员也能有所获益。二、对摩尔定律的深度讨论请读者注意我文章名称中说的是“芯片战分析”,不是说芯片技术分析。对芯片技术,我不能说权威。如果这么说,肯定就有人要挑战“那你怎么不去做芯片?”。本文将给出大量在其他文章中极少见到、相对硬核的内容,去解决一个很重要的问题:人们都会天然地认为,芯片技术越先进,芯片线宽越细,技术水平越高,集成度越高,晶体管越多,性能就越强。这个好像是天经地义不用说的事情。但如果要问:为什么它会是这样呢?能给出系统完备的、精确的解答吗?这个可能就算是这个领域的专家也未必都能说得清楚和完备。但这个问题如果说不透彻,就很难理解今天的芯片技术客观现状是什么,以及它未来将如何发展。同时也难以准确理解芯片战的结果走向如何。“摩尔定律”是有3种表达方式的:(1)