• 2019.01.07
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集師廣益﹕中國研發晶片的困難

[2019.01.07] 發表
牛津大學華裔研究員丁杰熠2018年3月發表報告,指中國目前的「人工智能」(AI)實力約為美國的一半。圖為2018年4月數字中國建設成果展覽會上展出的數字公民安全解碼晶片。

【明報專訊】近年「中國自主研發芯片」成為社會熱話,筆者也談談中國晶片發展時所面對的問題。晶片(內地稱為芯片)是電子產品不可或缺的「靈魂」,它的運算能力主導整個電子產品的性能,亦直接影響使用者的體驗。要做到高性能、低耗電、兼容力強、生產效率高、價格合理的晶片,確實相當困難,背後亦能體現國家的科研能力甚至綜合國力。

文:鐘聲慈善社胡陳金枝中學通識科教師黎金志

據內地傳媒報道,內地每年進口逾2000億美元的晶片,顯示中國為電子產品的生產大國,同時可見中國非常依賴進口晶片。很多人也有疑問:「中國是世界最大的電子產品製造國,在不少科研領域處世界前列,為何國產晶片未成為主流?為何仍需依賴進口晶片?」要了解這些問題,我們可從多角度探討。

2003年,上海交通大學微電子學院院長陳進高調宣布成功研製出「漢芯一號」,宣稱是中國首個「完全擁有自主知識產權的高端芯片」。「漢芯一號」甚至獲國家級認證,指其水平先進,部分性能超越外國同類產品,陳進其後數年獲逾億元人民幣政府科研基金。

國產晶片造假

2006年「漢芯一號」被揭發造假,原來這塊所謂自主研發的晶片是購自美國摩托羅拉公司(當時摩托羅拉公司擁有領先世界的技術),然後聘請公司將表面摩托羅拉的字樣磨掉,再打印上「漢芯一號」字樣。陳進的科研只是以低端技術「創造」高端科技,騙取名譽、地位及科研經費。 這件事為中國科技界的大醜聞,政府及企業對「國產芯片」的研發自此有難以磨滅的戒心,以後不少「國產芯片」的科研也被指摘為「騙經費」。「漢芯一號」是騙局,失敗實屬必然。那麼認真務實研發晶片的內地企業呢?它們的發展又如何?原來道路並不平坦。

西方企業擁專利

2000年代初智能手機尚未普及,電腦則在世界多國開始普及,成為電子市場的主流,中國更有極大的發展潛力。2002年,由中國科學院(中科院)計算技術研究所團隊研發的「龍芯1號」正式面世。其後於2003年發表的「龍芯2號」性能更見突出,經多次改良後,擁有相近於當時主導世界的英特爾奔騰4(Intel Pentium 4)的效能。當時不少人認為中國晶片將會開始普及、大規模安裝於個人電腦,並出口到西方世界。

可是,擁有相關專利權的美國半導體設計公司MIPS指控龍芯的指令集與MIPS的指令集有95%相似,坊間開始有質疑抄襲之聲。事實上為運行Linux操作系統(微軟視窗以外的國際級操作系統),晶片必須兼容MIPS等指令集,否則根本無程式可用。事件後來雖獲解決,龍芯獲專利使用權,但開始更多人憂慮「中國自主研發芯片」背後技術及專利危機。中國要發展晶片產業,研發時軟硬件均受西方國家的專利權制約。

若把目光放遠一點,我們可以借鑑日本經驗。面對西方國家「通吃」的現實,日本採取另一方式:發展嵌入式領域。

嵌入式領域強調產品可應用於其他產品,包括家庭電器、遊戲機、汽車系統、各種生產裝置等,這些領域都是日本強項。嵌入式領域的關鍵是低耗能而非高效能,只要應用得宜、擁有特色,就可於市場上找到定位。

日本發展其他領域

此外,日本半導體產業並不依賴外銷,大部分均由日本國內企業自用,自主能力強,靈活性亦高。為推動日本自行研發及應用本土晶片,日本政府積極推廣教育、資助學校及籌辦比賽等。著名電子雜誌亦不時介紹晶片用法和特點,還會免費提供晶片軟核或實驗版。有這些配套,中學生也可嘗試設計商用系統。這種政府、產業和教育的聯盟,令日本能有效培育出發展晶片的條件。

中國工程院院士李國傑認為中國晶片發展的限制是應用經驗,現時的難處不是技術趕不上,而是沒有廠商願意使用,而晶片的關鍵技術及核心產品都必須經過應用才能改進,否則技術難以成熟。若企業永遠只抱「你做得跟國外一樣好時我就會採用」的態度,科研只會走入死胡同。

[通通識 第556期]

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