中國半導體最旱(中國半導體哪個城市突出)
xj
2023-06-20
朋友們好,我是電子及工控技術,我來回答這個問題。收音機為什么叫半導體,我是這樣認為的,我以前在九十年代學習無線電技術時,那時的收音機學習組裝套件都是分離的電子元器件,在這些分離元件中有電阻、電容、中周、檢波二極管,三極管、喇叭以及天線線圈等許多元器件。在這些元器件中,其中起主要核心器件的是六、七個三極管和檢波二極管了。這幾個三極管它們的材料都是以硅材料制作的,我還記的有幾個是高頻硅管,例如最常見的是9018H三極管,它們分別作為混頻電路的核心器件,還作為一級、二級放大電路的核心器件。另外還有9013和9014這樣的三極管,分別作為檢波使用和作為預功放電路中的放大器使用。正是由于這些三極管和二極管的存在,并且它們在收音機電路中起著非常重要的作用,所以我認為當時人們才把收音機叫做半導體。
隨著技術的發展,現在的收音機都趨向于集成化了,并使用了調幅和調頻雙波段收音機。在收音機電路中大都用集成電路替代了分離的三極管元器件。成為了名副其實的半導體了。
現在隨著手機的普及,特別是一些智能手機,它們有的會有收音機的功能。現在收音機已經成為過去的記憶了,我很少收聽收音機了,可能在一些老年朋友當中還會有人去用收音機去收聽節目的。
以上就是我對這個問題的回答,歡迎朋友們參與討論,敬請關注 電子及工控技術 ,感謝點贊。
芯片為半導體材料,為什么以前收音機也叫半導體?
因為以前的收音機用的元器件都是半導體二極管、半導體三極管。人們習慣用高大上的名稱來記憶新鮮事物,讓大家記憶猶新,這并不稀奇古怪。
建國初期,我國半導體技術一窮二白,1957年,當時最早的從事半導體研究的是剛回國的林蘭英先生,他負責材料制備工作,團隊共同努力下,成功研制了鍺材料的半導體摻雜的鍺單晶,隨后由北京電子管廠在1958年,成功完成鍺晶體管的批量生產和后期的規模制造。由此中國半導體收音機誕生了。
收音機被叫做半導體是因為里面主要元器件是晶體二極管、晶體三極管,而這些晶體管又分為鍺材料和硅材料。二極管在收音機主要用來檢波、整流、穩壓;晶體三極管主要用來信號輸入調諧振蕩及中頻465kHz放大,經過檢波二極管后,最后用低頻三極管再將音頻信號放大還原成人體耳朵能聽到的,頻率為20~20000赫茲的聲音。
要說半導體就得知道什么是半導體,知道半導體的一些基本特性。
晶體管是由半導體材料做成的。要了解晶體管的工作原理特性,很自然地要先了解半導體的特性。
物體從傳導電的角度出發,可以分為三類:
1、導電體 這種物體具有良好的導電本領,如金屬中銅、銀、鋁、鐵、鎳和金等都是人們熟知的良好導電體。
2、絕緣體 這種物體沒有導電的本領(或者說導電能力其微弱),如玻璃、橡皮、塑料、膠木和石英等都是絕緣體。
3、半導體 這種物體既不象導電體那樣容易導電,也不絕緣體那樣不導電,它的導電能力介于導電體與絕緣體之間,如鍺、硅、砷化鎵和許多金屬氧化物及金屬硫化物等都屬于半導體。
我們知道物質都是由分子構成的,分子又是由原子構成的,從原子排列的形式來看,可以把物質分成二大類……晶體和非晶體體。
晶體通常具有特殊的外形,它內部的原子按著一定規律整齊地排列著。而非晶體內部的原子排列則是雜亂的,沒有規律的。
由于絕大多數半導體是晶體,因而往往把半導體材料就稱為晶體。晶體管的名稱就是這樣得來的。
半導體之所以能做成晶體管,并不是由于它的導電能力介于導體與絕緣體之間這一性質,而在于它具有下述的一些獨特性質;
(1)半導體的導電能力隨外界條件的變化會有顯著的不同。
例如:當照射在半導體上的光線改變時,或者半導體所處的環境溫度變化時,半導體的導電能力均將隨著發生顯著的改變。利用半導體的這種特性,可以制成各種光敏元件(如光敏電阻、光敏二極管,光敏三極管等)和熱敏元件(如熱敏電阻等)。
(2)在純凈的半導體(又叫本征半導體)中適當地摻入極微量的外來雜質,則半導體的導電能力就會有上百萬倍的增加,這是半導體最突出最顯著的性質。利用半導體的這個特性,可以制造出各種不同性質、不同用途的晶體管。
P型半導體和N型半導體
人們為了獲得某種純凈的材料,雜質就成了討厭的東西。雜質多,就意味著這材料質量不夠好。但是,在半導體中摻有一定的雜質,卻能達到預期的效果。摻雜有主雜質的半導體叫做N型半導體,摻有受主雜質的半導體叫做P型半導體。對于鍺和硅半導體來說,最常用的施主雜質是銻、磷和砷等,常用的受主雜質有銦、鋁、鎵和硼等。
芯片為半導體元器件產品的統稱。是半導體集成電路的一個最前沿的 科技 產品。芯片制作工藝及過程非常復雜,高端光刻機我國還是落后荷蘭ASML很多,特別是DUV光刻機我國目前技術也就是28納米,與國外的5納米距離太大。
芯片的主要原材料是單晶硅,而硅的性質就是半導體,所以人們叫它半導體。硅是由石英砂通過精煉出來的,晶圓便是硅材料加以純化達到純度99.999%。
以前的最早的具有半導體性質單相導電的元件是紅鋅礦石,人們發現它具有單相導電性能,當時由于沒有提煉技術,于是人們將它在沒有經過任何提煉,利用其他輔助金屬將它制作成一種叫做“礦石檢波二極管”,用于無線電信號接收檢波,將無線電波還原成為聲音,用耳機來聽。
而后,由愛迪生發現;在一根電極密封在碳絲燈泡內,靠近燈絲,當電流通過燈絲使它發熱時,金屬板極就有電流流過。于是就產生了真空二極管整流電子管。
人們發明了電子真空整流二極管具有單相導電性能,即陽極電位高于陰極時,陰極發射的電子在電場的作用下,向陽極運動形成電子流。反過來陰極電壓比陽極高時,電子所受到電場力的作用會將電子拉回陰極而不能夠產生電流。
再說硒片,它雖然不是金屬,但是它與氧化銅組合在一起也具有單相導電特性。早期的無線電愛好者們利用硒片整流堆,來在早期的電子管收音機中作為整流用。早期的工業控制回路中,采用硒片單相導電性能,用于吸收回路作為保護用。它最大的優勢是電壓擊穿后,可以自愈。
我國生產半導體的時間可以追溯1962年,當時是河北省半導體研究所,采用照相制版和光刻工藝制成硅平面型晶體管。
芯片也屬于高度集成電路板,它是由最早的電子管 晶體管 小規模集成電路到中規模集成電路,再到大規模集成電路、超大規模集成電路、特大規模集成電路、巨大規模集成電路,逐步形成的。這些技術的發展,飽含著人類 科技 的不斷提高與科研。
知足常樂于上海2021.7.22日
以前的電子管收音機名稱很多,什么:“電匣子、戲匣子、話匣子”,也有的干脆直接叫“無線電”,很少有人叫收音機。
后來科學家發明了半導體三極管,開始逐步取代電子管用于各種電子設備,但和老百姓生活息息相關的就是用半導體管取代電子管制成可以隨身攜帶的小型收音機。由于半導體管是這種收音機的核心部件,所以反映收音機檔次的主要指標,就是使用半導體三極管的數量。比如單管機、五管機、八管機等。
當時的零售半導體三極管非常昂貴,商場里賣的正品三極管都在二十元上下,差不多相當于天津市區兩三個居民一個月的生活費,六管以上的半導體收音機是普通工薪階層想都不敢想的事。由此可見,使用半導體管就是這種收音機的基本特征,用“半導體”三個字來稱呼半導體收音機也就不足為奇了。而且很多人并不了解或不關心半導體除了用作收音機還能干什么。所以半導體就代表收音機、收音機就是半導體。
至于提問中講到的硅半導體芯片是后來的事情。當時的半導體管基本都是鍺制造,后來發現鍺的來源較少且很難集成化,于是才開始用硅來生產集成電路。可以說在半導體三極管家族中鍺還是硅的前輩呢。只是現在很少提及以至于快要被遺忘了。以上是我的回答。
收音機,繼電子管以后,改用晶體三極管組裝。而晶體三極管本身的材料,就是運用了鍺和硅材料。鍺和硅,都是具有半導體性能。
由于鍺的穩定性差,基本被淘汰了!
而硅材料,還在繼續在廣泛應用中。
說”半導體”收音機,是當時年代中的泛稱,不必指責。
將收音機稱為半導體是簡稱,全稱是半導體收音機,也稱為晶體管收音機,這是因為使用了由半導體材料制作的半導體管,也稱晶體管。與半導體收音機或晶體管收音機對應的是電子管收音機,也稱真空管收音機。
導體原子核周圍電子非常少,容易被拉走,所以導電性好,比如,銀,銅,鋁等,絕緣體原子核周圍有八個電子,結構非常穩定,常用到電氣絕緣場合。而半導體原子核周圍有四個電子,導電性介于導體半導體之間,常用“硅”和“鍺”這兩種材料制造晶體管,當把它們制造成“PN”結的時候,就具備單向導電性,這就是常說的二極管,當制成PNP或NPN時,就成啦三極管啦!給予適當的偏置電路(PNP正偏,NPN反偏),使三極管工作在不同的區域(飽和,截止,放大)就能產生放大,開關作用,以前的收音機就是由這些分立件加上其他元件組成的,所以俗稱“半導體”。而集成電路芯片,是在一大塊半導體上光刻出巨大數量的半導體元件,叫半導體沒毛病,有人說集成電路優點是體積小,其實這是他的特點,你想特意做個大的集成電路還費勁呢!所以說,無論晶體管,集成電路,PN結是靈魂,是基礎。后來衍生出可控硅,場效應管,IGBT等,都屬于半導體。
是啊夲老衲在六十年代上初中時,去百貨公司用伍塊錢買了一只鍺管高頻三極管,讓我心痛了半個月。
以前的收音機叫半導體?這個說法不準確。收音機就叫收音機,有的地方方言叫電匣子,最早是用來區別有線廣播喇叭的,所以也叫無線電廣播接收機,有人簡稱為無線電。早年我見過交流電子管收音機,直流電子管收音機,這兩種收音機不可能被稱為半導體,跟半導體不沾邊。60年代開始有了晶體管收音機,晶體管是用半導體材料鍺和硅制造的,所以晶體管收音機又叫半導體收音機,再后來,有了半導體集成電路,晶體管收音機的叫法也名不副實了,加上家用電子管收音機被淘汰,所以市面上就只有半導體收音機一種產品,慢慢的,一些人為了說法方便簡捷,口語中就把半導體收音機簡稱為半導體,書面語言中沒有這樣的稱呼,收音機是收音機,半導體是指鍺硅等材料的導電性能,二者完全不是一個概念。
半導體從導電性而言是介于導體與絕緣體之間的幾種元素。早期的收音機是放大元件為電子管。半導體技術發展最早的器件就是晶體管,分為二極管與三極管。三極管同樣具有放大作用。所以可用晶體管制造收音機。為與老的電子管收音機相區別。所以一般稱為晶體管收音機,或稱半導體收音機。在半導體技術不斷發展下,出現半導體集成電路,即現今習慣稱為芯片的器件。實際上顧名思義就是在一塊芯片上,集成了許許多多的半導體三極管,二極管,甚至電阻,電容等。集成電路由集成的三極管數量,分為小規模,中規模,大規模集成電路。所以芯片的基礎是半導體三極管,二極管。都是由半導體材料制造。所以都可稱之為半導體
當時民用收取廣播信號的只有“收音機”,而早期的收音機都是“真空管”制作,70年代半導體晶體管開始用于制作“收音機”,優點瞬間就秒了真空管,如體積小,可用干電池,省電,攜帶方便,成本低,制作容易……除了靈敏度和音色不如真空管,其他都是完勝……因此,大家直接就把晶體管收音機,泛稱為“半導體”了……
[img]中國的第一塊芯片是誰研發的?這其中有什么故事呢?鄧中翰,1968年9月5日出生于江蘇南京,中國工程院院士,第十三屆全國政協委員,“星光中國芯工程”總指揮,數字多媒體芯片技術國家重點實驗室主任,微電子學、大規模集成電路設計技術專家。
1999年10月14日,鄧中翰的中星微電子有限公司在北京中關村一家企業的一間倉庫里開張了。北京市政府積極支持鄧中翰的“星光中國芯工程”,立項、注冊、辦照、招聘人員一路綠燈。中星微還得到了信息產業部電子發展基金的第一批種子基金,而后期的風險投資都由企業自主籌措,從而成為一家以“硅谷機制”創立的中國本土企業。
中星微的核心團隊都是典型的“海歸”:董事長鄧中翰,首席技術官楊曉東,副總裁張輝、金兆瑋,兩位伯克利博士和一位斯坦福博士,都曾在IBM、HP、DELL實驗室等國際大公司工作過。但中星微的發展之路并不平坦,當公司發展之初遇到資金斷流時,他們用個人的存款、房產、股票與銀行簽訂了個人抵押貸款合約,貸到了300萬美元,經受住了一次嚴峻挑戰。中星微成立的1999年,中國銷售了490萬臺品牌電腦,其“心臟”卻都不是“中國制造”。2001年3月11日,中星微設計的第一款芯片終于清晰地展現出數據圖像。
在鄧中翰的領導下,他們研制的“星光”系列數字多媒體芯片先后突破7大核心技術,申請專利500多項。2001年,“星光一號”研發成功,這是中國第一塊具有自主知識產權、百萬門級超大規模的數字多媒體芯片。中星微的產品不僅僅結束了“中國硅谷”中關村無硅的歷史,而且還成為第一塊打入國際市場的“中國芯”。
半導體是誰發明的?法拉第發現的,不是發明。
1833年,英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但法拉第發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。
不久,1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是后來人們熟知的光生伏特效應,這是被發現的半導體的第二個特性。
擴展資料:
半導體的應用:
最早的實用“半導體”是「電晶體(Transistor)/二極體(Diode)」。
1、在無線電收音機(Radio)及電視機(Television)中,作為“訊號放大器/整流器”用。
2、發展「太陽能(Solar Power)」,也用在「光電池(Solar Cell)」中。
3、半導體可以用來測量溫度,測溫范圍可以達到生產、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域,有較高的準確度和穩定性,分辨率可達0.1℃,甚至達到0.01℃也不是不可能,線性度0.2%,測溫范圍-100~+300℃,是性價比極高的一種測溫元件。
4、半導體致冷器的發展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它采用了帕爾貼效應.
參考資料來源:參考資料來源——半導體
半導體的發展史1、1833年,英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但法拉第發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。
2、1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是后來人們熟知的光生伏特效應,這是被發現的半導體的第二個特性。
3、1873年,英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體的第三種特性。
4、1874年德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關,即它的導電有方向性,在它兩端加一個正向電壓,它是導通的;如果把電壓極性反過來,它就不導電,這就是半導體的整流效應,也是半導體所特有的第四種特性。同年,舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。
5、半導體的這四個特性,雖在1880年以前就先后被發現了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
擴展資料:
最早的實用“半導體”是「電晶體(Transistor)/二極體(Diode)」。
1、在無線電收音機(Radio)及電視機(Television)中,作為“訊號放大器/整流器”用。
2、發展「太陽能(Solar Power)」,也用在「光電池(Solar Cell)」中。
3、半導體可以用來測量溫度,測溫范圍可以達到生產、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域,有較高的準確度和穩定性,分辨率可達0.1℃,甚至達到0.01℃也不是不可能,線性度0.2%,測溫范圍-100~+300℃,是性價比極高的一種測溫元件。
4、半導體致冷器的發展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它采用了帕爾貼效應.
參考資料來源:百度百科——半導體
中國的半導體之父是( ) A. 程開甲 B. 黃昆 C. 楊振寧 D. 李郁榮應該是選B
程開甲是研究核武器的 楊振寧是研究物理的統計力學什么的 李郁榮是電機工程
黃昆是固體半導體 所以選B咯
下次選個貼切點兒的標簽哈
我國第一臺半導體大型體計算機是?中國計算50年
——中國數字電子計算機的創業歷程及領路人
(2006-09-11 16:18:31)
■ 中國科學院院士、北京科技大學教授 高慶獅
編者按: 一轉眼,中國的計算機事業已經走過了50個春秋。在《計算機世界》紀念中國計算機事業發展50年的過程中,我們看到,在這50年里,有太多激動人心的創舉出現,也有太多令人黯然的無奈穿過。
幾代大師為了中國計算機事業的發展鞠躬盡瘁,更多人為了中國計算機產業的前行奮發圖強。為此,我們特邀中國科學院院士、北京科技大學教授、中國科學院計算技術研究所終身研究員高慶獅撰寫此文,以紀念過往、慶祝成就,同時也警醒現狀、激勵未來。
50年風雨之后,為了尋求ICT的融合和計算領域的更大發展,中國正在積極醞釀更好的政策環境。2006年8月29日,全國信息產業科技創新會議在京召開。
自從1946年,世界上第一臺數字電子計算機在美國誕生,與計算機最鄰近領域的數學和物理界的共和國泰斗、世界數學大師華羅庚教授和中國原子能事業的奠基人錢三強教授,十分關注這一新技術如何在國內發展。
中國誕生計算機
從1951年起,國內外和計算機領域相近的其他領域人才,尤其是從國外回來的教授、工程師和博士,不斷轉入到該行業中。他們當中的很多人,都在華羅庚領導的中科院數學所和錢三強領導的中科院物理所里,其中包括國際電路網絡權威閔乃大教授、在美國公司有多年實踐經驗的范新弼博士、在丹麥公司有多年實踐經驗的吳幾康工程師,以及從英國留學回來的夏培肅博士和從美國留學回來的蔣士飛博士。
他們積極推動,把發展計算機列入12年發展規劃。
1956年3月,由閔乃大教授、胡世華教授、徐獻瑜教授、張效祥教授、吳幾康副研究員和北大的黨政人員組成代表團,參加了在莫斯科主辦的“計算技術發展道路”國際會議,到前蘇聯“取經”,為我國制定12年規劃的計算機部分做技術準備。當時的代表團主要成員后來都參加了12年規劃。此外,范新弼、夏培肅和蔣士飛也加入規劃制定中。在隨后制定的12年規劃中,確定了中國要研制計算機,并批準中國科學院成立計算技術、半導體、電子學及自動化等四個研究所。
計算技術研究所籌備處由科學院、總參三部、國防五院(七機部)、二機部十局(四機部)四個單位聯合成立,北京大學、清華大學也相應成立了計算數學專業和計算機專業。為了迅速培養計算機專業人才,這三個單位聯合舉辦了第一屆計算機和第一屆計算數學訓練班。計算數學訓練班的學生有幸聽到了剛剛歸國的錢學森教授和董鐵寶教授講課。錢學森教授在當時已經是國際控制論的權威專家,而董鐵寶教授在美國已經有過3~4年的編程經驗,也是當時國內惟一真正接觸過計算機的學者。當時我也是學生之一。
錢學森的數學功底的深度和廣度幾乎涵蓋了我們所學的數學的所有課程,而且運用自如,我們作為北大數學系學生,對此感到十分欽佩。同時,錢學森教授也幫助我們具體了解到,數學如何應用到實際物理世界中。
在前蘇聯專家的幫助下,由七機部張梓昌高級工程師領導研發的中國第一臺數字電子計算機103機(定點32二進制位,每秒2500次)在中國科學院計算技術研究所誕生,并于1958年交付使用。參與研發的骨干有董占球、王行剛等年輕人。隨后,由總參張效祥教授領導的中國第一臺大型數字電子計算機104機(浮點40二進制位、每秒1萬次)在1959年也交付使用,骨干有金怡濂,蘇東莊,劉錫剛,姚錫珊,周錫令等人。其中,磁心存儲器是計算所副研究員范新弼和七機部黃玉珩高級工程師領導完成的。在104機上建立的、由仲萃豪和董韞美領導的中國第一個自行設計的編譯系統,則在1961年試驗成功(Fortran型)。
國防是首要服務對象
在任何先進國家,計算機的發展首先都是為國防服務,應用于國家戰略部署上,中國也不例外。1958年,北京大學張世龍領導包括當時作為學生的王選在內的北大師生,與中國人民解放軍空軍合作,自行設計研制了數字電子計算機“北京一號”,并交付空軍使用。當時中國人民解放軍朱德總司令還親自到北京大學北閣“北京一號”機房參觀了該機器。隨后,張世龍帶領北大師生(包括王選和許卓群在內),立即投入北大自行設計的“紅旗”計算機研制工作,當時設定的目標比前蘇聯專家幫助研制的104機還高,并于1962年試算成功。但是由于搬遷和文革的干擾,搬遷后“紅旗”一直沒有能夠恢復和繼續工作。
與此同時,1958年,在哈爾濱軍事工程學院(國防科技大學前身)海軍系柳克俊的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍海軍合作,自行設計了“901”海軍計算機,并交付海軍使用。在海軍系康繼昌的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍空軍合作,自行設計的“東風113”空軍機載計算機也交付空軍使用。隨后,柳克俊領導的國產晶體管軍用的計算機,也在1961年交付海軍使用。
1958年~1962年期間,中國人民解放軍總參謀部也前后獨立研制成功了一些自行設計、全部國產化的計算機。
1964年,中科院計算技術研究所吳幾康、范新弼領導的自行設計119機(通用浮點44二進制位、每秒 5萬次)也交付使用,這是中國第一臺自行設計的電子管大型通用計算機,也是當時世界上最快的電子管計算機。當時美國等發達國家已經轉入晶體管計算機領域,119機雖不能說明中國具有極高水平,但是仍然能表明,中國有能力實現“外國有的,中國要有;外國沒有的,中國也要有”這個偉大目標。
在119機上建立的,是董韞美領導的自行設計的編譯系統,該系統在1965年交付使用(Algol型),后來移植到109丙機上繼續起作用。
哈爾濱軍事工程學院計算機系慈云桂教授領導的自行設計的晶體管計算機441B(浮點40二進制位、每秒8千次)在1964年研制成功,骨干人員包括康鵬等人。1965年,441B機改進為計算速度每秒兩萬次。
與此同時,中科院計算技術研究所蔣士飛領導的自行設計的晶體管計算機109乙機(浮點32二進制位、每秒6萬次),也在1965年交付使用。為了發展“兩彈一星”工程,1967年,由中科院計算機所蔣士飛領導,自行設計專為兩彈一星服務的計算機109丙機,并交付使用,骨干有沈亞城、梁吟藻等人。兩臺109丙機分別安裝在二機部供核彈研究用和七機部供火箭研究用。109丙機的使用時間長達15年,被譽為“功勛計算機”,是中國第一臺具有分時、中斷系統和管理程序的計算機,而且,中國第一個自行設計的管理程序就是在它上面建立的。
這些由中國科研人員自力更生、努力拼搏研制出的第一批計算機,代表了中國人掌握計算機的技術水平和成果,證明了中國有能力發展自己的全部國產化的計算機事業。
突破百萬到超越億計算
雖然我國自行設計研制了多種型號的計算機,但運算速度一直未能突破百萬次大關。1973年,北京大學(由張世龍培養的、包括許卓群和張興華等骨干人員)與“738廠”(包括孫強南、陳華林等骨干人員)聯合研制的集成電路計算機150(通用浮點48二進制位、每秒1百萬次)問世。這是我國擁有的第一臺自行設計的百萬次集成電路計算機,也是中國第一臺配有多道程序和自行設計操作系統的計算機。該操作系統由北京大學楊芙清教授領導研制,是國內第一個自行設計的操作系統。
1973年3月,在全國實際研制目標200~500萬次不能滿足中國飛行體設計的計算流體力學需要的情形下,時任國防科委副主任的錢學森,根據飛行體設計需要,要求中科院計算所在20世紀70年代研制一億次高性能巨型機,80年代完成十億次和百億次高性能巨型機,并且指出必須考慮并行計算道路。中科院計算所根據國防情報所和計算所情報室提供的國際上的公開資料,分析了1970年前后美國研制的高性能巨型機的優缺點之后,于1973年5月提出“全部器件國產化一億次高性能巨型機(20M低功耗ECL、電路-四條流水線)及其模型機(757向量計算機、10M ECL、電路-單條流水線)”的可行方案。由于文革中受到嚴重干擾,以及文革后“走馬燈”式良莠不齊的領導亂指揮,盡管在1979年,由亞城負責的20M低功耗ECL電路的集成電路芯片投片已經研發成功,但是最終“全部器件國產化一億次高性能巨型機”的研發,因為任務變化,最終擱淺。
表1和表2給出了代表中國掌握電子管、晶體管、集成電路計算機技術的發展時間表,水平主要是根據創新的“三性”中的先進性。需要說明的是,表中所列只是代表中國已掌握的計算機技術水平的計算機,其中,帶*的103、104、119、150、757,及銀河-1號巨型機和銀河-2仿真計算機等7臺計算機,都被載入“記述對中華文明發展起促進作用的重要歷史事件”的中華世紀壇青銅甬道銘文中。
除了研制水平之外,產業、市場和應用的發展也同樣重要。在批量生產計算機上,電子工業部及其相關研究所(例如著名的15所)和工廠(例如著名的738廠)功不可沒。不僅上述中國早期計算機的研制和批量生產要依靠它們,而且它們也獨立設計和研制過一些成批生產的計算機(例如108系列、與清華大學合作的DJS-130等),尤其在人造衛星地面系統(例如320計算機及艦上718計算機)及其他軍工任務上,這些研究所和工廠都有過突出貢獻。研究所和工廠研究工作的重點,主要是在技術和工藝方面。他們的領軍人包括莫根生、陳立偉、曹啟章及一批骨干人員,例如江學國等。現任中國工程院院士羅沛霖領導的仿IBM系列也起過歷史性作用,沈緒榜和李三立負責的有關衛星天上和地上計算機及其他任務用的計算機也做出了重要的貢獻。此外,七機部、清華大學及中科院各分院在發展計算技術方面還做出了許多貢獻,這里就不枚舉了。
中國自力更生全部國產化的半導體、集成電路計算機事業,和20世紀50~70年代林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等教授領導的中科院半導體所、上海冶金所和109廠的研究及開發工作是分不開的。中科院半導體所和109廠都是從中國科學院物理所獨立出來的,中科院物理所對中國計算機事業的歷史貢獻功不可沒。
人才培養至關重要
發展計算機事業離不開人才培養,20世紀50~70年代,中科院計算技術研究所(及之后的中國科技大學)的夏培肅副研究員、北京大學和哈爾濱軍事工程學院,在組織教師和學生動手研制計算機、進行實踐、培養人才等方面,都取得了很好的成績。夏培肅領導組織教師和學生動手研制了107(定點32二進制位、每秒 250次)計算機,該計算機于1960年交付使用,并且還復制了兩臺。盡管107計算機比103(1958年交付使用)、104計算機(1959年交付使用)速度低了10倍到40倍,但是對培養人才起了重要作用。
一個計算機系統是由多方面研究成果構成的。范新弼領導的磁心存儲器長期處于領先地位,其中主要的骨干有伍福寧、王振山、徐正春、張杰、甘鴻,等等。王克本領導了中國第一個八層印刷電路版研究與設計小組。方光旦在磁頭、磁膠,張品賢在磁帶,顧爾旺在磁鼓等方面,都做出了出色的貢獻。實際上,大多計算機的研發都是集體成果,例如全國參加757計算機研發工作的人員,就有上千人。
我國第一個“計算機系統結構設計”小組于1957年在中科院計算所成立。20世紀50~70年代,它承擔了中科院計算所代表性的計算機(119、109乙、109丙、757、717等計算機)的系統結構設計任務。參與成員則根據當時前蘇聯計算機領軍人物、前蘇聯科學院列貝捷夫院士的建議,由年輕的數學專業畢業生組成。第一任小組負責人是國際網絡權威人士閔乃大教授,第一個正式設計任務則是1958年5月國防部門的“導彈防御系統計算機”系統結構設計。設計工作由北京大學張世龍和第二任小組負責人虞承宣,加上6名數學專業畢業的大學生組成,其中周巢塵、沈緒榜等3人后來分別由不同領域(軟件、航天、系統結構)、不同單位被選為中科院院士。
中國20世紀60年代編譯系統的帶頭人在當時都是年輕人,如中國人民解放軍總參謀部楊奇、中科院計算所董韞美和仲萃豪、南京大學徐家福、國防科技大學陳火旺等。中國20世紀60年代操作系統的帶頭人有北京大學楊芙清、南京大學大孫仲秀等,當時也都是年輕人。軟件正確性設計(容易推廣到硬件的正確性設計)是近20多年國際上關注的具有巨大經濟效益、社會效益和理論價值的重大問題。我國領軍人物何積豐院士、周巢塵院士如今已經是國際上知名的佼佼者。20世紀70年代,逐漸形成容錯和檢測理論和實踐的帶頭人是魏道政,而知識處理的帶頭人是陸汝鈐。
依賴進口弊端過大
20世紀70年代后期以后,中國研制的計算機,幾乎全部使用進口元器件、進口部件。
由于超大規模集成電路迅速發展,數千萬甚至上億個晶體管逐漸能夠集成在一個芯片上,20世紀80年代及其之后得到迅速發展的計算機,是普通個人使用的“微機”(PC機)及超強“微機”(后者可以組成服務器或者并行處理的高性能計算機),而其他各式各樣的計算機(包括超級中小型計算機在內)由于性價比問題,無法和微機競爭,就自然逐步退出舞臺了。國際上沒有及時調整戰略的計算機公司,例如CDC公司、王安公司等,紛紛倒閉。雖然如此,國內那一段過渡時期為了滿足用戶需求而研制的各種機型也曾有過較大貢獻,例如張修領導的KJ8920,在為用戶提供優質服務軟件方面就很突出。
中國最早意識到個人計算機發展趨勢而率先轉向研究“微機”,并且做出突出貢獻的帶頭人有倪光南、韓承德等。
國內高性能計算機,有慈云桂、盧錫城、周興銘、楊學軍領導的銀河系列;張效祥、金怡濂、陳左寧領導的神州系列;李國杰、孫凝暉領導的曙光系列;祝明發領導的聯想深騰系列;以及周興銘領導的銀河-2數字仿真巨型機等。PC機有聯想系列、長城系列、方正系列、同方系列等,其學術代表性帶頭人是倪光南,產業代表性的領軍人是柳傳志。
計算機產業作為一個產業鏈,軟件發展依賴于整機和應用需求的發展;整機的發展依賴于芯片、部件及需求的發展;芯片的發展則依賴于“集成電路生產線大三角形”的發展。這里集成電路生產線大三角形是指集成電路生產線的三大部分,即大底座、中間層和頂層。大底座(價值十多億美元的集成電路制造工藝生產線)是從拉單晶硅到光刻-擴散-參雜,到最后封裝,相當于過去林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等領導中科院半導體所、上海冶金所的研究工作。中間層是各種高速低功耗電路設計,相當于過去中科院計算所電路設計組蔣士飛、沈亞城等人的研究工作。20世紀70年代,沈亞城所進行的高速低功耗ECL電路設計,直到做成芯片,才可以算做完成。頂層則是硅編譯等等軟件工作,這部分工作過去是計算所使用小規模集成電路時把邏輯設計圖變成為工程布線圖的手工工作,加上半導體所制造小規模集成電路各種掩模版所需的手工工作。在超大規模集成電路的情況下,從復雜性、可靠性角度,手工是絕對不可能完成的,需要依靠硅編譯來自動完成。
在允許部分進口的環境下,一個產業鏈如果要求全部國產化,會造成一環落后引發產業鏈后續部分全部落后的情況;使用進口元器件、進口部件,使得各種類型整機可以在國際先進基礎上得到發展,進而軟件和應用都能在國際先進基礎上得到發展,從市場經濟角度看,這無疑是正確的。
但是,當國內所研制的計算機全部轉向使用進口元器件、進口部件時,一方面中國的高性能計算和PC機的發展依賴于進口元器件和進口部件的水平;另一方面中國的集成電路研制力量,由于缺少巨大的經濟支持,都轉向非計算機用的其他難度小的方向。
“元器件全部進口化”導致的結果是,不僅全部國產化的億次高性能巨型機研制中止,而且真正完全自主的國產的計算機集成電路研制工作也中斷,至今也沒有恢復,甚至沒有任何恢復的跡象,這兩方面對國家安全都很不利。實際上,“集成電路生產線大三角形”依靠進口的集成電路生產線,就等于依賴外國集成電路生產線水平和外國政府批準向中國出口的集成電路生產線的水平。引進無法達到最先進,而且在特殊情況下,引進很可能中斷,引進的生產線的備份件也不能得到更新。
“中國芯”何時真正崛起
進入21世紀以后,李德磊負責的“方舟”、胡偉武負責的“龍芯”、以及王沁參加負責的“多思”、方信我負責的“國安”等等“中國芯”項目不斷涌現,計算機產業鏈國產化又前進了一大步。但當前或者未來將出現的眾多的“中國芯”的共同點,都是“集成電路生產線大三角形”的一個應用。也就是說,其水平仍然是依賴于外國集成電路生產線水平和外國政府批準向中國出口的集成電路生產線的水平,仍然受制于人。
眾多“中國芯”的主要的差別只是在系統結構設計上,或者在高速低功耗電路等設計上,有沒有重大創新、重大突破。設計明顯創新的,有國外學者稱之為相當于“大學生課程設計”水平,雖然難聽卻也有幾分道理。盡管能設計“中國芯”的人或公司越來越多,但是能設計“中國集成電路生產線大三角形”的人,如果不采取措施,不僅目前沒有,恐怕不遠的將來仍然是空白。如果中國不能制造中國的“集成電路生產線大三角形”,那么無論有多少種“中國芯”,中國的高性能計算機和中國PC機的發展水平就必然還是取決于美國“集成電路生產線大三角形”的發展水平及美國政府允許向中國出口的水平。
現實的道路是,我們可以通過引進、消化、吸收與獨立研究相結合的方式發展芯片產業,而建立完全自主的“集成電路生產線大三角”,則應該是國家急需解決的重中之重。
早在1965年,中科院半導體所王守覺就開始研制從邏輯圖到掩模版的自動形成系統“圖形發生器”,這項研究比美國還早。由于文革破壞而中斷了3年,1971年初研制成功時,反而比美國晚了一年多。以上歷史說明,中國人的獨立研究能力也不容忽視,研究環境也不容被忽視。
如何做到既能使產業鏈的各個環節的發展都能建立在國際最高水平之上,又能確保國家安全?這不僅僅是一個計算機產業鏈的問題,應該是許多產業鏈所存在的共同問題,更是決策者急需處理的政策問題。
中國半個世紀電子數字計算機事業的領路人,是在兩位共和國功勛科學家華羅庚和錢三強關注下的一個群體,這個群體在50年前,是10多名從相鄰領域轉過來的30~40多歲的中青年帶頭人,和五、六十名受過專業教育的20多歲的青年骨干,還有數十名當時尚未出世的后起之秀,本文列舉的,只是這個百人群體中的一小部分。
鏈接:文中部分科學家簡歷
華羅庚:江蘇金壇人。中國解析數論、典型群、矩陣幾何學、自守函數論與多復變函數論等很多方面研究的創始人與開拓者,國際知名數學家,先后當選美國科學院外籍院士,第三世界科學院院士,法國南錫大學、美國伊利諾大學、香港中文大學榮譽博士,聯邦德國巴伐利亞科學院院士等。
錢三強:浙江湖州人,出生于浙江紹興。核物理專家、中國核原子科學之父,曾師從居里的女兒、諾貝爾獎獲得者伊萊娜?居里及其丈夫約里奧?居里。在中國研發原子彈期間,擔任技術總負責人、總設計師,被追授“兩彈一星功勛獎章”。
范新弼:電子計算機專家,湖南長沙人。1951年獲美國斯坦福大學電子學博士學位,在電子器件研究與應用領域獲8項美國專利。歸國后,領導我國第一臺大型計算機及其后多臺大型計算機的磁芯存儲器研制工作,領導中國半導體存儲元件研究,建立了國內第一批測試設備。
張效祥:計算機專家、中國科學院院士(學部委員)、中國解放軍總參謀部計算技術研究所研究員。領導中國第一臺大型通用電子計算機的仿制并在此后的35年中主持中國自行設計的電子管、晶體管到大規模集成電路各代大型計算機的研制,為中國計算機事業的創建、開拓和發展,起了重要作用。1985年,領導完成中國第一臺億次巨型并行計算機系統。
錢學森:中國現代物理學家、世界著名火箭專家、全國政協副主席,浙江杭州市人,生于上海。錢學森曾在美國任講師、副教授、教授以及超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任。1950年開始,歷經5年努力,于1955年才回到祖國,1958年起長期擔任火箭導彈和航天器研制的技術領導職務。
董鐵寶:力學家、計算數學家,江蘇武進人,“中國第一個程序員”(王選),長期致力于結構力學、斷裂力學、材料力學性能、計算數學的研究和教學,我國計算機研制和斷裂力學研究的先驅者之一。1945年赴美學習,1956年歸國教學,1968年在文革中因受迫害自殺。
金怡濂:中國工程院院士、著名高性能計算機專家、國家最高科學技術獎獲得者,原籍江蘇常州。中國第一臺大型計算機研制者之一,先后提出多種類型、各個時期居國內領先或國際先進水平的大型、巨型計算機系統的設計思想和技術方案,為我國高性能計算機技術的跨越式發展和趕超世界計算機先進水平有著重要貢獻。
王選:江蘇無錫人。著名的計算機應用專家,主要致力于文字、圖形、圖象的計算機處理研究。中國科學院院士、中國工程院院士、第三世界科學院院士、國家最高科學技術獎獲得者。曾任北大方正集團董事、方正控股有限公司首席科技顧問,九三學社副主席、中國科協副主席、九三學社副主席、中國科協副主席。2003年當選十屆全國政協副主席。
周巢塵:計算機軟件專家,原籍江蘇南匯,中國科學院院士(學部委員)、第三世界科學院院士、中國科學院軟件研究所研究員,曾任聯合國大學國際軟件技術研究所所長。
楊芙清:北京大學計算機學科第一位教授、博士生導師,中國科學院院士(學部委員)、計算機科學技術及軟件專家,無錫人。歷任軟件工程國家工程研究中心主任、北京大學信息與工程科學學部主任、北京大學軟件工程研究所所長、北京大學計算機科技系教授。
孫仲秀:計算機科學家、中國科學院院士,原籍浙江余杭,生于江蘇省南京市,歷任南京大學助教、講師、副教授、教授、博士生導師、副校長等職。1974年后主持研制了中國國產系列計算機DJS200系列的DJS200/XT1和 DJS200/XT1P等操作系統。從1979年起開始對分布式計算機系統軟件和應用進行了研究,1982年在國內首次研制成功ZCZ分布式微型計算機系統,研究和開發了多個實用的分布式計算機系統。
何積豐:中國科學院院士、計算機軟件專家,生于上海,祖籍浙江寧波。現任華東師范大學終身教授、軟件學院院長,上海嵌入式系統研究所所長、聯合國大學國際軟件技術研究所高級研究員。早年進行管理信息系統和辦公自動化系統的研發。
吳幾康:安徽歙縣人。計算機專家、中國計算機事業的開拓者之一。曾于1951年至1953年在丹麥任無線電廠開發工程師,歸國后調至中國科學院近代物理研究所,后參與籌建計算技術研究所。1965年負責研制成功兩臺大型通用計算機,后參與籌建771微電子學研究所,任副所長和研究員。
張梓昌:電子計算機專家。江蘇崇明(今屬上海市)人。歷任航天工業部第二研究院所長、測控公司總工程師,中國計算機學會第一屆副理事長,中國宇航學會第一、二屆理事。長期從事電子設備和計算機的研制,曾負責我國第一臺計算機的技術工作,是我國計算機技術的學科帶頭人之一。
張世龍:北京大學計算機科學與技術系主任、教授,曾參加我國第一臺自行設計制造的大型計算機119機和北大紅旗計算機的系統設計。
慈云桂:著名計算機科學家、教授,中國科學院技術科學部學部委員,安徽桐城人。歷任國防科技大學副校長兼電子計算機系主任和計算機研究所所長等職,先后主持了我國多種型號計算機的研制,從領導研制我國第一臺電子管數字計算專用機,到擔任“銀河”億次計算機研制的技術總指揮和總設計師,為國家經濟建設、國防建設及科學研究事業做出了突出貢獻。
馮康:應用數學和計算數學家、中國科學院院士、世界數學史上具有重要地位的科學家。生于江蘇南京,原籍浙江紹興。其獨立創造了有限元方法、自然歸化和自然邊界元方法,開辟了辛幾何和辛格式研究新領域。中國現代計算數學研究的開拓者。1997年底國家自然科學一等獎授予馮康的另一項工作“哈密爾頓系統辛幾何算法”。歷任中國科學院計算技術研究所任副研究員、研究員,中國科學院計算中心主任、名譽主任。(排名不分先后)
(計算機世界報)
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