簡(jiǎn)述集成電路知識(shí)平臺(tái)與山寨產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象
出處:北京航空航天大學(xué) 何立民 發(fā)布于:2011-09-02 13:59:44
20世紀(jì)偉大的發(fā)明之一是半導(dǎo)體集成電路。半導(dǎo)體集成電路是將晶體管,二極管等等有源元件和電阻器,電容器等無(wú)源元件,按照一定的電路互聯(lián),“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上,從而完成特定的電路或者系統(tǒng)功能。半導(dǎo)體集成電路是將晶體管,二極管等等有源元件和電阻器,電容器等無(wú)源元件,按照一定的電路互聯(lián),“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上,從而完成特定的電路或者系統(tǒng)功能。在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上至少有一個(gè)電路塊的半導(dǎo)體集成電路裝置,在所述半導(dǎo)體襯底上有:設(shè)置在所述電路塊邊緣的多個(gè)焊盤(pán)和從所述電路塊延伸至所述焊盤(pán)之間的多條布線;所述多個(gè)焊盤(pán)跟半導(dǎo)體集成電路裝置的外部引線連接,且所述多條布線是在所述半導(dǎo)體襯底的主面上設(shè)有另一電路塊時(shí),用以跟來(lái)自該另一電路塊的布線連接的布線,做成具有能夠與來(lái)自該另一電路塊的布線連接的形狀。
1958年德州儀器公司研究人員基爾比發(fā)現(xiàn),可以將原先由各種分立元件構(gòu)成的電路,以晶體管的歸一化方式集成在半導(dǎo)體基體上。
1 集成電路的知識(shí)集成與知識(shí)平臺(tái)
集成電路(integrated circuit,港臺(tái)稱之為積體電路)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu);其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體,使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。集成電路的知識(shí)成果與知識(shí)行為集成,使知識(shí)成果與知識(shí)成果應(yīng)用徹底分離,形成了電子技術(shù)領(lǐng)域的山寨化基因。集成電路具有體積小,重量輕,引出線和焊接點(diǎn)少,壽命長(zhǎng),可靠性高,性能好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)成本低,便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用,同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應(yīng)用。用集成電路來(lái)裝配電子設(shè)備,其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍,設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。
?。?)知識(shí)成果與知識(shí)行為集成
集成電路誕生前,電子工程師在形形色色的分立電子元器件基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與制作電路,來(lái)實(shí)現(xiàn)電路技術(shù)成果的創(chuàng)新與應(yīng)用。集成電路誕生后,集成電路設(shè)計(jì)者將許多成熟的電路技術(shù)成果轉(zhuǎn)化成集成電路。
當(dāng)基本的數(shù)字邏輯集成電路出現(xiàn)后,電子工程師用“與”、“或”、“非”等邏輯集成電路創(chuàng)造出脈沖計(jì)數(shù)器電路時(shí),并不需要了解數(shù)字邏輯集成電路的工作原理。當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、振蕩器集成電路出現(xiàn)后,電子工程師只要了解這些集成電路的外部特性與使用方法,就可以構(gòu)成一個(gè)日歷時(shí)鐘。
集成電路中不僅集成有電路的知識(shí)成果,還集成了電路的知識(shí)行為。例如,脈沖計(jì)數(shù)器集成電路中,有脈沖計(jì)數(shù)電路知識(shí)成果,還具備脈沖計(jì)數(shù)的行為能力。給脈沖計(jì)數(shù)器加電,就能對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù),并將計(jì)數(shù)結(jié)果以電平高低狀態(tài)呈現(xiàn)在外部引腳上。這種知識(shí)行為能力,使集成電路成為構(gòu)成系統(tǒng)電路的基本功能模塊。集成電路按導(dǎo)電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路,他們都是數(shù)字集成電路。雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜,功耗較大,代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡(jiǎn)單,功耗也較低,易于制成大規(guī)模集成電路,代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。
?。?)集成電路知識(shí)平臺(tái)的基本特性
集成電路中集成了人類已有的知識(shí)成果,人們使用集成電路時(shí)不再需要了解這些知識(shí)成果,就能在這些知識(shí)成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行新領(lǐng)域的知識(shí)探索。因此,集成電路是一個(gè)典型的知識(shí)平臺(tái)。
集成電路的分離性,是指知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用的分離。集成電路誕生前,人們就發(fā)明了日歷時(shí)鐘電路原理,電子工程師必須了解日歷時(shí)鐘原理,才能在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)與制作一個(gè)日歷時(shí)鐘電路。集成電路誕生后,IC設(shè)計(jì)者將日歷時(shí)鐘原理知識(shí)成果轉(zhuǎn)化成日歷時(shí)鐘芯片,電子系統(tǒng)工程師在為手機(jī)設(shè)計(jì)日歷時(shí)鐘功能時(shí),只需添置一個(gè)時(shí)鐘芯片,不再需要了解日歷時(shí)鐘電路原理。
集成電路的黑箱性,是指知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用分離后,集成電路使用者無(wú)法了解集成電路中的知識(shí)成果。知識(shí)成果被集成電路制造者所壟斷,不會(huì)產(chǎn)生知識(shí)成果從IC設(shè)計(jì)者到IC使用者的轉(zhuǎn)移。IC,即集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝,在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件,并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母“IC”(也有用文字符號(hào)“N”等)表示。
集成電路的黑洞性,是指隨著集成電路的發(fā)展,集成電路中的電路知識(shí)成果會(huì)無(wú)限地集成下去。隨著集成電路中知識(shí)成果的不斷豐富,集成電路使用者的知識(shí)則不斷貧困化。
集成電路的山寨性,是指集成電路分離性、黑洞性發(fā)展到狀態(tài)下的“傻瓜化”應(yīng)用特性。集成電路使用者無(wú)需了解芯片中的知識(shí)原理,就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)原理的應(yīng)用,在早期的邏輯門(mén)電路時(shí)代,系統(tǒng)電路中設(shè)置計(jì)數(shù)功能時(shí),必須在邏輯門(mén)電路基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、制作;出現(xiàn)了計(jì)數(shù)器芯片后,系統(tǒng)電路中設(shè)置計(jì)數(shù)功能時(shí),要做的事,就是購(gòu)置一個(gè)計(jì)數(shù)器芯片,將計(jì)數(shù)器芯片連接到系統(tǒng)電路中。
2 由VCD引發(fā)的山寨產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象
集成電路誕生后,電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入到“器件解決”時(shí)代。在“器件解決”時(shí)代,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師從原先基于電路原理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)演變?yōu)榧呻娐坊A(chǔ)上的整合設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)電路中添置某些功能時(shí),不再需要從設(shè)計(jì)電路開(kāi)始,只要尋找到一個(gè)集成電路芯片就行。
當(dāng)大規(guī)模集成電路出現(xiàn)后,不斷吞食系統(tǒng)電路中的各種功能。半導(dǎo)體商可以輕易地將一個(gè)產(chǎn)品的電路系統(tǒng)集成在一個(gè)或一套芯片之中。VCD機(jī)制造商想要生產(chǎn)這一產(chǎn)品時(shí),只需向半導(dǎo)體商購(gòu)買(mǎi)VCD套件(VCD機(jī)的產(chǎn)品知識(shí)平臺(tái)),在半導(dǎo)體商售后的技術(shù)支持下,實(shí)現(xiàn)VCD機(jī)的傻瓜化生產(chǎn)。在沒(méi)有一個(gè)工程師的狀況下,迅速實(shí)現(xiàn)VCD機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)的原因。由VCD產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象可以看出以下三個(gè)山寨化產(chǎn)業(yè)特點(diǎn):
(1)扇形結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)模式
VCD集成電路套件,是一個(gè)集成了VCD知識(shí)成果的知識(shí)平臺(tái)商品。人人都可以購(gòu)買(mǎi),都可以在半導(dǎo)體廠家售后服務(wù)的技術(shù)支持下,完成VCD機(jī)的產(chǎn)品化設(shè)計(jì)與VCD機(jī)的大批量生產(chǎn)。理論上講,只要有一個(gè)VCD知識(shí)平臺(tái)商品,就能供N個(gè)VCD機(jī)廠家使用,用來(lái)滿足范圍的消費(fèi)需求。
?。?)知識(shí)成果的壟斷與駕馭
知識(shí)平臺(tái)的黑洞性,使知識(shí)成果化地集成在知識(shí)平臺(tái)中;知識(shí)平臺(tái)的黑箱性,屏蔽了知識(shí)平臺(tái)中的知識(shí)成果。形成了半導(dǎo)體廠家對(duì)知識(shí)成果的壟斷與駕馭。VCD機(jī)制造商無(wú)法窺見(jiàn)集成電路套件中技術(shù)秘密,N個(gè)VCD機(jī)制造商的產(chǎn)品更新?lián)Q代都要依靠同一個(gè)半導(dǎo)體廠家。
?。?)傻瓜化的生產(chǎn)方式
基于半導(dǎo)體集成電路知識(shí)平臺(tái)的IT產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中,集成電路不斷將產(chǎn)品中的知識(shí)成果化地集成其中,使終產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的知識(shí)投入越來(lái)越少,成為OEM的組裝化生產(chǎn)。在這種知識(shí)平臺(tái)的扇形產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,產(chǎn)品的所有知識(shí)成果都封閉在知識(shí)平臺(tái)中,不可能出現(xiàn)技術(shù)成果的轉(zhuǎn)移。半導(dǎo)體的知識(shí)產(chǎn)權(quán)利益都體現(xiàn)在集成電路的成本當(dāng)中,VCD機(jī)生產(chǎn)商使用的是集成電路商品。
3 山寨產(chǎn)業(yè)是IT產(chǎn)業(yè)的必然趨勢(shì)
集成電路的知識(shí)成果與知識(shí)行為集成,蘊(yùn)含了山寨化基因。當(dāng)把成熟的電子技術(shù)成果集成到硅片上,成為集成電路后,電子技術(shù)工程師便拋棄這些電子技術(shù)成果知識(shí),實(shí)現(xiàn)了在集成電路基礎(chǔ)上傻瓜化應(yīng)用。
當(dāng)集成電路發(fā)展到超大規(guī)模,加之微控制器的誕生,IT產(chǎn)品迅速向SoC過(guò)渡。每當(dāng)某一IT產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展成熟后,便會(huì)有半導(dǎo)體廠家跟上,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)的化集成,推出套件或SoC方式的產(chǎn)品平臺(tái)。
IT產(chǎn)業(yè)山寨化是半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果,是IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功之路。VCD產(chǎn)業(yè)發(fā)展就是明證。據(jù)說(shuō),早的VCD機(jī)是由燕舞集團(tuán)原創(chuàng)的技術(shù)成果,有可能引領(lǐng)VCD產(chǎn)業(yè)大潮。然而,當(dāng)某些半導(dǎo)體公司將VCD的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化成集成電路套件,整合出VCD機(jī)的成套技術(shù)方案,與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)聯(lián)手實(shí)現(xiàn)山寨化生產(chǎn)方式后,燕舞集團(tuán)便迅速退出了VCD產(chǎn)業(yè)的歷史舞臺(tái)。
在PC機(jī)產(chǎn)業(yè)中,也可看到山寨化的發(fā)展?fàn)顩r。在Intel公司通用微處理器的硬件知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了眾多的OEM廠家。在OEM硬件體系與微軟操作系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)的組裝化生產(chǎn)。PC機(jī)的硬件知識(shí)發(fā)展被Intel公司壟斷,操作系統(tǒng)則依靠微軟公司發(fā)展。
目前,手機(jī)領(lǐng)域正進(jìn)入山寨化時(shí)代,這是因?yàn)閲@手機(jī)的眾多技術(shù)均已到達(dá)成熟期。有現(xiàn)成的集成電路或IP核,IC設(shè)計(jì)、工藝低成本化,因此在不需要巨額投入的情況下,就能在極短的時(shí)間里,整合出低成本、高性能的手機(jī)軟硬件套件或SOC,能輕易地開(kāi)展手機(jī)產(chǎn)業(yè)的山寨化生產(chǎn)。
IT產(chǎn)業(yè)中,山寨化道路是集成電路知識(shí)平臺(tái)發(fā)展的必然。山寨化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路對(duì)原先的產(chǎn)業(yè)秩序會(huì)產(chǎn)生重大的沖擊,有些市場(chǎng)行為也需要有相應(yīng)的政策規(guī)范。
4 知識(shí)平臺(tái)的山寨產(chǎn)業(yè)思考
山寨手機(jī)的出現(xiàn),不是一個(gè)孤立事件,是集成電路發(fā)展的一個(gè)客觀規(guī)律。集成電路歸一化的知識(shí)成果與知識(shí)行為集成,使集成電路可以傻瓜化應(yīng)用,這就是集成電路的山寨化基因。當(dāng)集成電路距離產(chǎn)品系統(tǒng)較遠(yuǎn)時(shí),山寨化現(xiàn)象局限于科研領(lǐng)域,不被人們注意。
在山寨化產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,VCD顯然是一個(gè)突破點(diǎn)。由于燕舞集團(tuán)迅速退出,沒(méi)有出現(xiàn)山寨產(chǎn)業(yè)模式對(duì)原有產(chǎn)業(yè)秩序的沖擊,VCD的山寨化產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象未被人們注意。然而,在手機(jī)行業(yè)原有市場(chǎng)領(lǐng)域中,已形成了一個(gè)由國(guó)內(nèi)外巨頭多年經(jīng)營(yíng)的龐大的產(chǎn)業(yè)群體,山寨手機(jī)的出現(xiàn)無(wú)疑對(duì)原有手機(jī)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式形成巨大沖擊,產(chǎn)生了轟動(dòng)效應(yīng)。
集成電路的山寨化基因,是歸一化的知識(shí)成果與知識(shí)行為集成。在微處理器誕生之前,集成電路中只有一維知識(shí)行為;微處理器誕生后,微處理器中出現(xiàn)了多維知識(shí)行為與中斷應(yīng)急處理能力,具備了人類智力的仿真能力。在微處理器智力內(nèi)核基礎(chǔ)上構(gòu)建的通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng),都有巨大的山寨化傾向。
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