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目前,中國(guó)儼然成為世界第一制造業(yè)大國(guó),世界第一貿(mào)易大國(guó),世界第一大經(jīng)濟(jì)體(按PPP計(jì)算),然而在這些光環(huán)下,中國(guó)每年卻要進(jìn)口超過(guò)2000億美元的芯片,全球手機(jī)和電腦大多中國(guó)制造。然而,其中裝有中國(guó)“芯”的卻寥寥無(wú)幾,整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)受制于歐美,CPU已然成為中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的“芯”病。
回溯歷史,中國(guó)也曾經(jīng)擁有過(guò)自己的CPU和全自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),我們的前輩們?cè)谝桓F二白的情況下,著實(shí)給我們留下了一筆頗為可觀的家底。
一、師從蘇聯(lián),從模仿到自主設(shè)計(jì)
建國(guó)伊始,因軍事和科研上的需要,國(guó)家非常重視計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā),在這個(gè)時(shí)期,主要依靠從蘇聯(lián)獲得的技術(shù)圖紙和蘇聯(lián)在156工程中援建的電子管工廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)自己的計(jì)算機(jī)。
1952年成立電子計(jì)算機(jī)科研小組,由數(shù)學(xué)研究所所長(zhǎng)華羅庚負(fù)責(zé)。
1953年4月,計(jì)算機(jī)小組提出了一臺(tái)串行的電子管計(jì)算機(jī)的輪廓設(shè)想,性能參數(shù)與EDVAC、EDSAC計(jì)算機(jī)相當(dāng)。
1954年,計(jì)算機(jī)小組轉(zhuǎn)到中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所,在錢(qián)三強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)下工作。
1956年,國(guó)家制定了發(fā)展我國(guó)科學(xué)的12年遠(yuǎn)景規(guī)劃,把開(kāi)創(chuàng)我國(guó)的計(jì)算技術(shù)事業(yè)等項(xiàng)目列為四大緊急措施之一,中國(guó)科學(xué)院成立了計(jì)算技術(shù)研究所籌備委員會(huì),將人才集中到該研究所。
同年,夏培肅院士完成了第一天電子計(jì)算器和控制器的設(shè)計(jì)工作,并編寫(xiě)了中國(guó)第一本電子計(jì)算機(jī)原理講義。在院校開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)方法專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練班,并送技術(shù)尖子赴蘇聯(lián)進(jìn)修。
1958年,原七機(jī)部張梓昌高級(jí)工程師對(duì)蘇聯(lián)提供的M-3機(jī)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行局部修改后,成功研制出103計(jì)算機(jī),該機(jī)字長(zhǎng)31位,內(nèi)存容量為1024字節(jié),運(yùn)算速度提高到每秒3000次,該計(jì)算機(jī)共生產(chǎn)36臺(tái)。
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1959年,張效祥教授以蘇聯(lián)還在研制中的БЭСМ-II計(jì)算機(jī)為模板成功研制104計(jì)算機(jī),該機(jī)共生產(chǎn)7臺(tái),有電子管4200個(gè),二極管4000個(gè),字長(zhǎng)39位,每秒運(yùn)行1萬(wàn)次。
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1959年天津電子儀器廠開(kāi)始生產(chǎn)紅旗551型模擬計(jì)算機(jī)。
1960年北京無(wú)線(xiàn)電一廠開(kāi)始生產(chǎn)555型臺(tái)式模擬計(jì)算機(jī)。
1960年,由夏培肅院士自行設(shè)計(jì)的107計(jì)算機(jī)研制成功,并被安裝在北京玉泉路中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)。
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107計(jì)算機(jī)是一臺(tái)小型的串聯(lián)通用電子管數(shù)字計(jì)算機(jī),字長(zhǎng)32位,內(nèi)存容量為1024字節(jié),有加減乘除等16條指令,主頻62.5kHz。該計(jì)算機(jī)共有各種程序100多個(gè),包括檢查程序、錯(cuò)誤診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序、標(biāo)準(zhǔn)程序和各種應(yīng)用程序等。
中科大以107計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),編寫(xiě)了《計(jì)算機(jī)原理》和《程序設(shè)計(jì)講義》,作為該校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、力學(xué)系、自動(dòng)化系、地球物理系的教材。107計(jì)算機(jī)除了為教學(xué)服務(wù)外,還服務(wù)于潮汐預(yù)報(bào)、彈道計(jì)算、核物理、力學(xué)、微波等領(lǐng)域。
(107計(jì)算機(jī))
二、獨(dú)立自主,技術(shù)封鎖下的自強(qiáng)不息
因長(zhǎng)波電臺(tái)、聯(lián)合艦隊(duì)、中蘇論戰(zhàn)等事件的影響,中蘇關(guān)系迅速惡化,《中蘇友好同盟互助條約》名存實(shí)亡,赫魯曉夫撤走了全部在華蘇聯(lián)專(zhuān)家,而在珍寶島、鐵力提克事件后,中蘇幾乎到戰(zhàn)爭(zhēng)邊緣,中國(guó)已無(wú)法得到蘇聯(lián)技術(shù)支援。
與此同時(shí),西方對(duì)中國(guó)進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖,即使在72年尼克松訪華之后,中國(guó)也只能引進(jìn)鋼鐵、化工等傳統(tǒng)行業(yè)西方淘汰的技術(shù),對(duì)于當(dāng)時(shí)屬于高科技領(lǐng)域的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),中國(guó)只能通過(guò)特殊渠道少量購(gòu)買(mǎi)設(shè)備,始終無(wú)法從官方途徑大規(guī)模引進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備和技術(shù)資料。
在美蘇的技術(shù)封鎖下,使中國(guó)只能走自主設(shè)計(jì)、自主生產(chǎn)的發(fā)展路線(xiàn),正如毛主席說(shuō)“封鎖吧,封鎖他十年八年,中國(guó)的問(wèn)題就解決了”。
在付出艱辛和汗水后,中國(guó)依靠自己的力量,掌握了晶體管制造技術(shù),并實(shí)現(xiàn)了從晶體管到中小規(guī)模集成電路,再到大規(guī)模集成電路的跨越。
1964年,哈軍工成功研制出441B-I 計(jì)算機(jī)。
1964年,吳幾康成功研制119計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力為每秒5萬(wàn)次,內(nèi)存容量比104計(jì)算機(jī)大8倍。119計(jì)算機(jī)是第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)的晶體管計(jì)算機(jī),且是用全國(guó)產(chǎn)電子元件制造的計(jì)算機(jī)。
(吳幾康)
(119計(jì)算機(jī))
1965年,109計(jì)算機(jī)研制成功,該機(jī)由2萬(wàn)多支晶體管,3萬(wàn)多支二極管組成,穩(wěn)定運(yùn)行15年。109和119計(jì)算機(jī)在我國(guó)研制氫彈的歷程中立下汗馬功勞。
1965年,中國(guó)自主研制的第一塊集成電路在上海誕生(比美國(guó)晚了5年),從此中國(guó)進(jìn)入集成電路時(shí)代。
1965年,哈軍工成功研制441B-II。
?。?span lang="EN-US">441B-II,穩(wěn)定運(yùn)行20余年,照片攝于1991年)
1970年,哈軍工成功研制441B-III,該機(jī)是我國(guó)第一臺(tái)具有分時(shí)操作系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言、FORTRAN語(yǔ)言及標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)的計(jì)算機(jī)。441B系列機(jī)在天津電子儀器廠共生產(chǎn)了100余臺(tái),主要用于教學(xué)和科研,平均使用10年以上。
?。ù仍乒?,主持設(shè)計(jì)411B系列機(jī)型)
1972年,自主研制的大規(guī)模集成電路在四川永川半導(dǎo)體研究所誕生,實(shí)現(xiàn)了從中小集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路的跨越(美國(guó)是從1960年到1968年,用了8年時(shí)間。中國(guó)是從1965年到1972年,用了7年時(shí)間)。
1973年,北京大學(xué)、北京有線(xiàn)電廠等單位聯(lián)合研制150計(jì)算機(jī),該機(jī)字長(zhǎng)數(shù)48位,運(yùn)算能力達(dá)每秒100萬(wàn)次,主要用于石油、地質(zhì)、氣象和軍事部門(mén)。
1973年,韶關(guān)市無(wú)線(xiàn)電廠研制成功晶體管161型“南華”牌臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
(130控制臺(tái)終端)
1974年,由清華大學(xué)設(shè)計(jì),北京無(wú)線(xiàn)電三廠生產(chǎn)的130計(jì)算機(jī)研制成功。隨后,成功研制了131、132、135、140、152等計(jì)算機(jī),總產(chǎn)量近千臺(tái)。這批計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、信息和事物處理等方面。
圖為130機(jī),是DJS100系列機(jī)的“標(biāo)準(zhǔn)機(jī)”。
小于130序號(hào)是100系列低檔機(jī),高于130序號(hào)是100系列高檔機(jī)。該機(jī)字長(zhǎng):二進(jìn)制16位,內(nèi)存:4-32k,存取周期:2微妙,速度:定點(diǎn)加法50萬(wàn)次/秒,基本指令:22條,可組合成2000條指令,指令字長(zhǎng):16位,指令長(zhǎng)度:等長(zhǎng),通道數(shù):最多能掛接62種外部設(shè)備。
使用rtos rdos操作系統(tǒng)和basic fortran 匯編語(yǔ)言等。
?。?span lang="EN-US">130系列機(jī)型用的內(nèi)存——磁芯存儲(chǔ)器)
1974年,國(guó)家立項(xiàng)748工程。748工程成功研制漢字通信、漢字情報(bào)檢索、漢字精密照排、微型機(jī)漢字操作系統(tǒng)、漢字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、漢字工具軟件、漢字全文檢索系統(tǒng)以及漢字輸入、輸出設(shè)備,形成了漢字信息處理產(chǎn)業(yè)。
1975年8月,韶關(guān)市無(wú)線(xiàn)電廠研制成功南華牌LX--121型銀行利息機(jī)。并獲1977年全國(guó)臺(tái)式計(jì)算器質(zhì)量評(píng)比第一名。
1975年HMJ-200型大型混合模擬計(jì)算機(jī)在北京無(wú)線(xiàn)電一廠研制成功并投產(chǎn)。
?。?span lang="EN-US">HMJ200型混合模擬計(jì)算機(jī))
1975年,上海無(wú)線(xiàn)電十四廠成功開(kāi)發(fā)出當(dāng)時(shí)屬?lài)?guó)內(nèi)最高水平的1024位移位存儲(chǔ)器,集成度達(dá)8820個(gè)元器件,達(dá)到國(guó)外同期水平。 1976年12月,由華北計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所、西北電訊工程學(xué)院和西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì),南豐機(jī)械廠試制出第一臺(tái)183計(jì)算機(jī),隨后研制出184、185、186和1804共5個(gè)機(jī)型。
到70年代末,全國(guó)建設(shè)了四十多家集成電路工廠,國(guó)防科大成功研制151計(jì)算機(jī),華東計(jì)算技術(shù)研究所成功研制1001中型集成電路計(jì)算機(jī)和HDS—9計(jì)算機(jī)(每秒運(yùn)算500萬(wàn)次);
成功研制DJM-300系列混合模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng),該系列機(jī)型廣泛用于航天、航海、原子能、電力、化工等方面,共五個(gè)子型號(hào): DJM-310 小型混合模擬機(jī),規(guī)模8階;DJM-320 小型混合模擬機(jī),規(guī)模16階;DJM-330 中型混合模擬機(jī),規(guī)模24階;DJM-340 中型混合模擬機(jī),規(guī)模24階,靜態(tài)指標(biāo)高于330;DJM-350 大型混合模擬機(jī),規(guī)模48階。
圖為DJM-310混合模擬計(jì)算機(jī)。DJM310型機(jī)是DJM300系列低檔小型機(jī),可用于求解不高于8階的線(xiàn)性和非線(xiàn)性微分方程。
整機(jī)采用積木式組合結(jié)構(gòu),模擬運(yùn)算單元以4階一組,組合成4階或12階以適應(yīng)不同的需要。具有兩臺(tái)同型機(jī)并機(jī)運(yùn)算能力便于擴(kuò)大解題。輸出方式:機(jī)內(nèi)數(shù)字式面板表、12吋四線(xiàn)示波器。
DJM-330混合模擬計(jì)算機(jī),DJM-330型混合模擬計(jì)算機(jī)是采用集成電路組成的數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī),本機(jī)通過(guò)接口機(jī)箱與DJS-100系列計(jì)算機(jī)連接,也可以構(gòu)成數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
該機(jī)可以求解不高于24階線(xiàn)性、非線(xiàn)性、常系數(shù)、變系數(shù)微分方程;按實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)模擬由上述方程所描述的自動(dòng)系統(tǒng);具有分時(shí)和迭代運(yùn)算能力,因此可求解偏微分方程、積分方程、多重積分等,并可進(jìn)行常系數(shù)自動(dòng)尋優(yōu)完成自動(dòng)系統(tǒng)的最佳控制。該機(jī)采用組合結(jié)構(gòu),可根據(jù)不同要求靈活配置,可多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。
成功研制256和1024位ECL高速隨機(jī)存儲(chǔ)器,掌握了NMOS 256位和4096位、PMOS 1024位隨機(jī)存儲(chǔ)器生產(chǎn)能力;掌握了可用于制造分子束外延設(shè)備的無(wú)顯影光刻技術(shù);中科院上海冶金所還獨(dú)立發(fā)展了制造集成電路所需要的離子注入機(jī),并出口到日本。
三、自1952年-1976年的經(jīng)驗(yàn)
在這個(gè)時(shí)期,國(guó)內(nèi)科研人員和產(chǎn)業(yè)工人發(fā)揚(yáng)自力更生、自強(qiáng)不息的精神,建成了中國(guó)自己的半導(dǎo)體工業(yè),掌握了從單晶制備、設(shè)備制造、集成電路制造的全過(guò)程技術(shù),之所以能取得這些成績(jī)的原因在于:
一是堅(jiān)持“自主研發(fā)為主,技術(shù)引進(jìn)為輔”的發(fā)展路線(xiàn)。
以自力更生,艱苦奮斗的精神大力研發(fā)自主技術(shù),即使已經(jīng)引進(jìn)了蘇聯(lián)的技術(shù)資料,依舊保留自己的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)——夏培肅院士于1954年著手基本邏輯電路的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和運(yùn)算器、控制器的邏輯設(shè)計(jì),這為與蘇聯(lián)交惡后,自主研制計(jì)算機(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(70年代廣泛使用的硬磁盤(pán)機(jī),全國(guó)裝機(jī)超過(guò)6000臺(tái))
相對(duì)于80年代“市場(chǎng)換技術(shù)”下的中國(guó)自主技術(shù)的集體沉淪,無(wú)論是50年代末引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)資料,還是70年代通過(guò)特殊渠道少量購(gòu)買(mǎi)歐美先進(jìn)設(shè)備,走的是都“消化吸收、融會(huì)貫通、推陳出新、舉一反三”的路線(xiàn),技術(shù)引進(jìn)不僅沒(méi)對(duì)自主技術(shù)造成沖擊,反而使其融入自己的工業(yè)體系中,使中國(guó)自主技術(shù)更上一層樓。
二是重視科研。
自建國(guó)至1978年,國(guó)家依靠“高積累、低消費(fèi)”的方式集中大量資源用于國(guó)家建設(shè)和技術(shù)研發(fā),以老一代革命先輩“獻(xiàn)完青春獻(xiàn)子孫”的奉獻(xiàn)精神和人為壓低人民生活水平為代價(jià),將滿(mǎn)目瘡痍的農(nóng)業(yè)國(guó)建設(shè)為擁有核武的世界第六工業(yè)國(guó)。
在此期間,雖然國(guó)家財(cái)政并不富余,但中國(guó)用于科技研發(fā)的經(jīng)費(fèi)占國(guó)民生產(chǎn)總值的平均比例為1.28%,到70年代末,隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升該比值提升到2.32%,做到了竭盡所能為科研工作保障資金。
三是重視人才。
一方面積極吸引在海外留學(xué)、工作的技術(shù)人才回國(guó)效力;另一方面積極培育自己的人才,在開(kāi)設(shè)短期速成班的同時(shí),在院校開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè),培育專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才,并送優(yōu)秀尖子赴蘇聯(lián)深造(1960年后中斷)。
四是全國(guó)大協(xié)作的工作模式。
因外部環(huán)境惡劣、安全形勢(shì)嚴(yán)峻的影響,為防止半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被敵人“一鍋端”,中國(guó)不得不將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局分散,但在全國(guó)大協(xié)作下的舉國(guó)體制下,各個(gè)單位互幫互助,盡可能克服產(chǎn)業(yè)布局分散的不利影響,齊心協(xié)力,共同攻堅(jiān),以集中全國(guó)科研力量攻堅(jiān)克難的方式解決了科研道路上一個(gè)又一個(gè)難題。
(1964年的電腦游戲)
在文革時(shí)期的政治生態(tài)使“獨(dú)立自主,自力更生”,成了中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主技術(shù)發(fā)展的護(hù)身符。 ????
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