從知識平臺角度重新認識集成電路

　　如今，在IT領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域、電子技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中，幾乎所有的電子系統都無(wú)一例外地以半導體集成電路為基礎。人們對此習以為常，從未認真考慮半導體集成電路對人類(lèi)文明發(fā)展的巨大影響力，而這種影響力堪比語(yǔ)言、文字、紙張、印刷術(shù)對人類(lèi)文明發(fā)展的影響，它表現為半導體集成電路知識平臺的歸一化知識成果和知識行為集成效應。因此，人們應從知識平臺角度重新認識半導體集成電路。

　　1 知識平臺的基本概念

　　人類(lèi)沒(méi)有知識的遺傳性狀。今天人們所創(chuàng )造出的知識成果，都是在前人知識成果基礎上的再創(chuàng )造。一些偉大的科學(xué)家在談及自己的科學(xué)成就時(shí)，會(huì )謙稱(chēng)自己是站在“巨人的肩膀”之上，“巨人的肩膀”就是一種原始的知識平臺觀(guān)念。然而，這種原始知識平臺只是一些前人的開(kāi)放性知識成果，只有專(zhuān)家、學(xué)者才能使用。例如人們要在一個(gè)產(chǎn)品系統中添加日歷時(shí)鐘功能時(shí)，必須了解日歷時(shí)鐘的知識原理、電路結構和電路設計方法，在此基礎上設計日歷時(shí)鐘單元電路。

　　設想一下，如果能夠通過(guò)外部載體遺傳人類(lèi)知識成果，人們便無(wú)需了解知識成果內容就能實(shí)現知識成果應用，這個(gè)載體便是知識平臺。知識平臺的知識成果遺傳特征使人類(lèi)可以不斷丟棄原有知識成果，實(shí)現知識成果的傻瓜化應用。半導體集成電路就是這樣一個(gè)知識平臺。例如，有了日歷時(shí)鐘芯片，人們在一個(gè)產(chǎn)品系統中添加日歷時(shí)鐘功能時(shí)就不必了解日歷時(shí)鐘的知識原理、電路結構，也不需要設計日歷時(shí)鐘電路，只要購買(mǎi)日歷時(shí)鐘芯片連接到產(chǎn)品系統中。20世紀60年代，16位模數轉換電路屬?lài)壹壙蒲姓n題，如今任何一位電子系統工程師都可以方便地買(mǎi)到這樣的模數轉換集成電路，不必了解模數轉換原理與電路結構，只需了解其輸入/輸出特性就能在系統電路中實(shí)現16位模數轉換。

　　2 集成電路知識平臺的技術(shù)基礎

　　集成電路是20世紀人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一，榮獲了兩個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎： 獲1956年諾貝爾物理學(xué)獎的半導體晶體管，以及獲2000年諾貝爾物理學(xué)獎的集成電路。紙張可以積累與傳承人類(lèi)的知識成果，但沒(méi)有知識行為能力，必須依靠專(zhuān)家、學(xué)者來(lái)實(shí)現知識成果的應用。半導體集成電路不僅集成了人類(lèi)知識成果，還實(shí)現了知識成果的應用，具有知識行為能力。例如，文獻中的模數轉換器可以有詳盡的模數轉換原理、模數轉換電路結構、電路設計制作方法，卻沒(méi)有模數轉換能力;模數轉換集成電路中不僅含有轉換原理、電路結構、電路設計制作方法，還具有模數轉換的知識行為能力。集成電路中的知識成果與知識行為能力會(huì )不斷積累與疊加，形成了集成電路的知識成果遺傳性狀。

　　半導體集成電路中，知識成果遺傳性狀的技術(shù)基礎，是歸一化的時(shí)空量子化。歸一化的空間量子，是“0”、“1”開(kāi)關(guān)狀態(tài)的晶體管顆粒;歸一化的時(shí)間量子，是半導體電路中的時(shí)序狀態(tài)，包括晶體管的翻轉時(shí)序、數字電路的脈沖時(shí)序、微處理器中的指令時(shí)序等。

　　歸一化的空間量子載體，可以將人類(lèi)知識成果以數字化文件方式存儲，可以將電路知識成果轉化成歸一化器件;歸一化的時(shí)間量子進(jìn)程，賦予集成電路知識行為能力。集成電路基于外部電氣特性的歸一化應用特征，使集成電路具備了積木特性，在集成電路的不斷進(jìn)化中，可以用傻瓜化的方式構建起龐大的產(chǎn)品系統。目前，這種歸一化應用特性滲透到集成電路設計中，形成了基于IP核的積木式設計方法。

　　3 知識平臺基本特性

　　知識平臺是人類(lèi)知識成果的物化形態(tài)，其中集成了人類(lèi)知識成果與知識行為。知識平臺的基本特性有遺傳性、歸一性、行為性、分離性、黑箱性、黑洞性、商品性、傻瓜性、扇出性。

　　(1) 遺傳性

　　遺傳性是指集成電路中所隱含的知識成果與知識行為，可以原封不動(dòng)地保留到下一代集成電路中，并繼續發(fā)揮作用。例如，脈沖計數器中有數字邏輯門(mén)電路與門(mén)電路的邏輯處理能力;定時(shí)器、日歷時(shí)鐘芯片中繼承了脈沖計數器的知識成果與知識行為;許多SoC產(chǎn)品系統中有現成的日歷時(shí)鐘內核。從邏輯門(mén)電路、脈沖計數器、定時(shí)器、日歷時(shí)鐘芯片到SoC產(chǎn)品系統中的日歷時(shí)鐘功能設置，清晰地展示出集成電路的遺傳性狀。這種遺傳性狀決定了人類(lèi)可以傻瓜化地使用前人的知識成果。迄今為止，所有半導體集成電路中都保留晶體管顆粒及“0”、“1”的靜動(dòng)態(tài)遺傳因子。當出現遺傳變異時(shí)，晶體管顆粒材料會(huì )改變，而“0”、“1”狀態(tài)的靜動(dòng)態(tài)遺傳因子不變。

　　(2) 歸一性

　　歸一性是指所有集成電路中的知識集成都是在相同介質(zhì)材料、相同結構、相同工藝、相同封裝基礎上的歸一化數字集成。人類(lèi)的其他任何一類(lèi)工具都不可能實(shí)現如此的歸一化知識集成。同樣是稱(chēng)重用的秤，依照虎克定律制成的彈簧秤與用杠桿原理制成的桿秤沒(méi)有任何相同之處。

　　(3) 行為性

　　行為性是指集成電路具有知識行為能力。脈沖計數器可以自動(dòng)完成脈沖計數行為;模數轉換器可以自動(dòng)將模擬信號轉換成數字信號。人類(lèi)的其他工具，除八音盒、自鳴鐘等自動(dòng)工具外，都沒(méi)有知識行為能力。桿秤的稱(chēng)重行為必須由使用者來(lái)實(shí)現;電子秤可以實(shí)現自動(dòng)稱(chēng)重行為，因為它的核心單元是半導體集成電路。

　　(4) 黑箱性

　　黑箱性是指集成電路中知識成果的屏蔽效應。人們無(wú)法窺視集成電路中的知識成果，知識成果也無(wú)法轉移到使用者手中。所有集成電路都有相同或相似的外形，人們只能從芯片標識上辨認出不同的集成電路。相反，在傳統工具中，人們可以從外形來(lái)區分不同工具，并且可以判別工具中集成的知識成果。例如，人們可以從外形上區別桿秤與彈簧秤，也可以看出它們的知識原理分別是杠桿原理和虎克定律。

　　(5) 分離性

　　分離性是指集成電路設計與集成電路應用的徹底分離。它們體現了知識創(chuàng )新與創(chuàng )新知識應用的徹底分離。這種徹底分離體現在人員的徹底分離和產(chǎn)業(yè)的徹底分離。從事半導體產(chǎn)業(yè)的人員和廠(chǎng)家不從事半導體應用，從事半導體應用的人員和廠(chǎng)家則不從事半導體器件開(kāi)發(fā)。即使一些從事半導體應用的廠(chǎng)家轉而從事半導體器件開(kāi)發(fā)，這時(shí)他們必然會(huì )放棄半導體器件應用。這與IT行業(yè)的扇形產(chǎn)業(yè)結構有關(guān)。

　　(6) 黑洞性

　　黑洞性是指集成電路中知識成果的無(wú)限擴展特性。隨著(zhù)集成度的不斷提高，集成電路中的知識成果不斷富集。早期的模數轉換器只能完成模擬信號到數字信號的轉換，后來(lái)不斷將模擬信號極性判別、可控增益放大、信號濾波等知識成果集成進(jìn)去，形成了知識的黑洞效應。由于集成電路的黑洞性，IT產(chǎn)品的更新?lián)Q代任務(wù)必然轉移到集成電路產(chǎn)業(yè)部門(mén)，例如VCD/DVD產(chǎn)品的更新?lián)Q代與VCD/DVD機生產(chǎn)廠(chǎng)家無(wú)關(guān)，而必須依靠半導體廠(chǎng)家。

　　(7) 商品性

　　商品性是指集成電路是一種物化形態(tài)的商品化知識成果。此前，人類(lèi)的知識成果以文字記述方式表達。為了保證知識成果創(chuàng )造者的利益，將文字記述的知識成果申請專(zhuān)利，尋求專(zhuān)利法保護。當集成電路直接將知識成果物化成商品后，知識成果利益份額便攤派到商品的成本之中。這就可以在不申請專(zhuān)利的情況下，確保知識成果的利益。由于集成電路的黑箱性，半導體廠(chǎng)家售出集成電路后，沒(méi)有出現知識成果轉移，為客戶(hù)提供的成套技術(shù)方案不過(guò)是知識商品的售后服務(wù)內容。

　　(8) 傻瓜性

　　傻瓜性是指不必了解集成電路中的知識原理，就能實(shí)現知識成果的應用。人們使用書(shū)本上和專(zhuān)利中的知識成果時(shí)，必須有學(xué)習、消化，吸收與制作的過(guò)程。例如，用購買(mǎi)專(zhuān)利的辦法在系統電路中添加日歷時(shí)鐘時(shí)，要弄清日歷時(shí)鐘原理與制作方法，設計相應的電路。有了日歷時(shí)鐘的集成電路，則只需購買(mǎi)日歷時(shí)鐘芯片，按照廠(chǎng)家的使用手冊就能實(shí)現傻瓜化的應用。

　　(9) 扇出性

　　扇出性是指一項知識成果一旦轉化為集成電路后，就可以迅速地為所有人使用。這是集成電路黑箱性、傻瓜性、商品性的綜合效應。黑箱性有效地實(shí)現了知識成果保護，使知識成果保護繞過(guò)專(zhuān)利化途徑，迅速實(shí)現知識成果的應用;傻瓜性保證了知識成果應用能夠普及到所有人群之中;作為一般化商品，集成電路可以迅速地在全球范圍內流通。知識成果應用不再為專(zhuān)家、工程師、技術(shù)人員所專(zhuān)有。理論上講，世界上只要有一個(gè)團隊創(chuàng )造出一項知識成果，轉化成集成電路后，就可供全球范圍的應用所需。

　　雖然上述這些持性是從半導體集成電路中提取出來(lái)的，但這些特性不僅反映在半導體集成電路中，也普遍存在于計算機軟件之中。集成電路與計算機軟件是兩種典型的知識平臺，知識成果的物化方式不盡相同，基本特性完全一樣。

　　4 從知識平臺角度解析IT產(chǎn)業(yè)現象

　　知識平臺誕生后，使原有的資本經(jīng)濟出現根本性變革。這些根本化變革首先出現在IT產(chǎn)業(yè)中。隨著(zhù)IT產(chǎn)業(yè)的全面擴展，這些變革會(huì )擴展到整個(gè)社會(huì )、經(jīng)濟領(lǐng)域，人們便從資本經(jīng)濟時(shí)代進(jìn)入知識經(jīng)濟時(shí)代。

　　(1) IT行業(yè)的產(chǎn)業(yè)分工

　　由于知識平臺的分離性，導致知識創(chuàng )新與創(chuàng )新知識應用徹底分離，知識平臺的商品化為知識創(chuàng )新找到了最佳出路。為此，知識創(chuàng )新者不再從事知識成果的直接應用，而是轉化成知識平臺商品;知識成果應用者不從事知識創(chuàng )新，而是在知識平臺基礎上實(shí)現知識成果的最終應用。這樣一來(lái)，知識經(jīng)濟時(shí)代的IT行業(yè)中便出現兩大產(chǎn)業(yè)，即產(chǎn)生知識平臺產(chǎn)業(yè)與知識平臺應用產(chǎn)業(yè)的社會(huì )分工。

　　(2) IT行業(yè)的扇形產(chǎn)業(yè)結構

　　資本經(jīng)濟時(shí)代，電子技術(shù)行業(yè)中盛行的是一體化封閉式企業(yè)。行業(yè)中的每個(gè)企業(yè)都有從知識創(chuàng )新到創(chuàng )新知識應用的產(chǎn)品研發(fā)團隊，每個(gè)企業(yè)的創(chuàng )新知識成果只應用在本企業(yè)的產(chǎn)品中，所有企業(yè)都在進(jìn)行大量的重復工作。然而，當集成電路發(fā)展到產(chǎn)品知識平臺時(shí)，開(kāi)始出現了行業(yè)中的產(chǎn)品分工。半導體廠(chǎng)家從事知識創(chuàng )新，并將創(chuàng )新知識成果轉化成SoC或集成電路套件(產(chǎn)品知識平臺);整機廠(chǎng)家購買(mǎi)SoC或集成電路套件，并在半導體廠(chǎng)家提供的成套技術(shù)方案基礎上實(shí)現最終產(chǎn)品的生產(chǎn)。一個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品知識平臺可供許多廠(chǎng)家使用，形成了行業(yè)中的扇形產(chǎn)業(yè)結構。早期的PC機產(chǎn)業(yè)、VCD產(chǎn)業(yè)如此，當今的手機產(chǎn)業(yè)也將步其后塵。

　　(3) 扇形產(chǎn)業(yè)的游戲規則

　　由于知識平臺的黑箱性、黑洞性，在扇形產(chǎn)業(yè)鏈中，雄居扇端的半導體廠(chǎng)家處于技術(shù)壟斷與駕馭地位。產(chǎn)業(yè)結構中的所有企業(yè)共享一個(gè)利潤大蛋糕，并按照知識成果投入的比例分割。處于扇沿的最終產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家，由于知識成果投入少，直接面對消費品的市場(chǎng)競爭，生存環(huán)境最為惡劣。因此，“力爭上游”、“不做下家”、給下家“保留利潤空間”是扇形產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統中的基本游戲規則。

　　(4) 扇形產(chǎn)業(yè)的山寨化基因

　　知識平臺的分離性、黑箱性、黑洞性，形成了扇形產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統中的山寨化基因。當一個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)成果走向成熟階段，必然尋求產(chǎn)品中軟、硬件的最大化的系統集成，系統集成后的產(chǎn)品平臺距最終產(chǎn)品只有一步之遙。任何一個(gè)廠(chǎng)家都可以在產(chǎn)品平臺基礎上，實(shí)現最終產(chǎn)品的傻瓜化或組裝化生產(chǎn)。知識平臺的商品特性與山寨化基因，形成了IT產(chǎn)業(yè)的全球化趨勢，任何一個(gè)先進(jìn)的經(jīng)濟體，都會(huì )固守知識平臺產(chǎn)業(yè)，并將最終的知識平臺應用產(chǎn)業(yè)轉移到第三世界或落后地區，以尋求最低的制造成本。

　　結語(yǔ)

　　人類(lèi)沒(méi)有知識與知識行為的遺傳性狀。語(yǔ)言出現后，人類(lèi)知識可以依賴(lài)語(yǔ)言方式的口頭傳承;文字、紙張發(fā)明后，人類(lèi)知識依靠外部文字典籍的方式傳承與積累;半導體集成電路出現后，實(shí)現了知識與知識行為集成的外部傳承與積累。半導體集成電路的歸一化知識與知識行為集成，是一種典型的知識與知識行為的遺傳現象，稱(chēng)之為知識平臺。了解知識平臺的基本特性，有助于解析知識經(jīng)濟時(shí)代諸多的社會(huì )現象、經(jīng)濟現象、產(chǎn)業(yè)現象。