從知識平臺角度重新認(rèn)識集成電路

從知識平臺角度重新認(rèn)識集成電路

摘要 半導(dǎo)體集成電路是集成了人類知識成果與知識行為能力的數(shù)字歸一化器件，具有遺傳性狀，稱之為知識平臺。半導(dǎo)體集成電路遺傳性狀的基礎(chǔ)是晶體管“0”“1”狀態(tài)的時空量子化。從半導(dǎo)體集成電路可以推衍出知識平臺的諸多特性，通過這些特性，人們可以深刻地理解知識經(jīng)濟(jì)時代的各種經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象與社會現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞? 半導(dǎo)體集成電路? 知識平臺? 知識成果集成? 知識行為集成? 時空量子化

　　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(tǒng)都無一例外地以半導(dǎo)體集成電路為基礎(chǔ)。人們對此習(xí)以為常，從未認(rèn)真考慮半導(dǎo)體集成電路對人類文明發(fā)展的巨大影響力，而這種影響力堪比語言、文字、紙張、印刷術(shù)對人類文明發(fā)展的影響，它表現(xiàn)為半導(dǎo)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(yīng)。因此，人們應(yīng)從知識平臺角度重新認(rèn)識半導(dǎo)體集成電路。

1? 知識平臺的基本概念

　　人類沒有知識的遺傳性狀。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(chǔ)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，會謙稱自己是站在“巨人的肩膀”之上，“巨人的肩膀”就是一種原始的知識平臺觀念。然而，這種原始知識平臺只是一些前人的開放性知識成果，只有專家、學(xué)者才能使用。例如人們要在一個產(chǎn)品系統(tǒng)中添加日歷時鐘功能時，必須了解日歷時鐘的知識原理、電路結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計日歷時鐘單元電路。

　　設(shè)想一下，如果能夠通過外部載體遺傳人類知識成果，人們便無需了解知識成果內(nèi)容就能實現(xiàn)知識成果應(yīng)用，這個載體便是知識平臺。知識平臺的知識成果遺傳特征使人類可以不斷丟棄原有知識成果，實現(xiàn)知識成果的傻瓜化應(yīng)用。半導(dǎo)體集成電路就是這樣一個知識平臺。例如，有了日歷時鐘芯片，人們在一個產(chǎn)品系統(tǒng)中添加日歷時鐘功能時就不必了解日歷時鐘的知識原理、電路結(jié)構(gòu)，也不需要設(shè)計日歷時鐘電路，只要購買日歷時鐘芯片連接到產(chǎn)品系統(tǒng)中。20世紀(jì)60年代，16位模數(shù)轉(zhuǎn)換電路屬國家級科研課題，如今任何一位電子系統(tǒng)工程師都可以方便地買到這樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，不必了解模數(shù)轉(zhuǎn)換原理與電路結(jié)構(gòu)，只需了解其輸入/輸出特性就能在系統(tǒng)電路中實現(xiàn)16位模數(shù)轉(zhuǎn)換。

2? 集成電路知識平臺的技術(shù)基礎(chǔ)

　　集成電路是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，榮獲了兩個諾貝爾物理學(xué)獎： 獲1956年諾貝爾物理學(xué)獎的半導(dǎo)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的知識成果，但沒有知識行為能力，必須依靠專家、學(xué)者來實現(xiàn)知識成果的應(yīng)用。半導(dǎo)體集成電路不僅集成了人類知識成果，還實現(xiàn)了知識成果的應(yīng)用，具有知識行為能力。例如，
文獻(xiàn)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以有詳盡的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計制作方法，卻沒有模數(shù)轉(zhuǎn)換能力；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路中不僅含有轉(zhuǎn)換原理、電路結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計制作方法，還具有模數(shù)轉(zhuǎn)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(dǎo)體集成電路中，知識成果遺傳性狀的技術(shù)基礎(chǔ)，是歸一化的時空量子化。歸一化的空間量子，是“0”、“1”開關(guān)狀態(tài)的晶體管顆粒；歸一化的時間量子，是半導(dǎo)體電路中的時序狀態(tài)，包括晶體管的翻轉(zhuǎn)時序、數(shù)字電路的脈沖時序、微處理器中的指令時序等。

　　歸一化的空間量子載體，可以將人類知識成果以數(shù)字化文件方式存儲，可以將電路知識成果轉(zhuǎn)化成歸一化器件；歸一化的時間量子進(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(yīng)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(gòu)建起龐大的產(chǎn)品系統(tǒng)。目前，這種歸一化應(yīng)用特性滲透到集成電路設(shè)計中，形成了基于IP核的積木式設(shè)計方法。

3? 知識平臺基本特性

　　知識平臺是人類知識成果的物化形態(tài)，其中集成了人類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，可以原封不動地保留到下一代集成電路中，并繼續(xù)發(fā)揮作用。例如，脈沖計數(shù)器中有數(shù)字邏輯門電路與門電路的邏輯處理能力；定時器、日歷時鐘芯片中繼承了脈沖計數(shù)器的知識成果與知識行為；許多SoC產(chǎn)品系統(tǒng)中有現(xiàn)成的日歷時鐘內(nèi)核。從邏輯門電路、脈沖計數(shù)器、定時器、日歷時鐘芯片到SoC產(chǎn)品系統(tǒng)中的日歷時鐘功能設(shè)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可以傻瓜化地使用前人的知識成果。迄今為止，所有半導(dǎo)體集成電路中都保留晶體管顆粒及“0”、“1”的靜動態(tài)遺傳因子。當(dāng)出現(xiàn)遺傳變異時，晶體管顆粒材料會改變，而“0”、“1”狀態(tài)的靜動態(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(jié)構(gòu)、相同工藝、相同封裝基礎(chǔ)上的歸一化數(shù)字集成。人類的其他任何一類工具都不可能實現(xiàn)如此的歸一化知識集成。同樣是稱重用的秤，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(shù)器可以自動完成脈沖計數(shù)行為；模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以自動將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。人類的其他工具，除八音盒、自鳴鐘等自動工具外，都沒有知識行為能力。桿秤的稱重行為必須由使用者來實現(xiàn)；電子秤可以實現(xiàn)自動稱重行為，因為它的核心單元是半導(dǎo)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(yīng)。人們無法窺視集成電路中的知識成果，知識成果也無法轉(zhuǎn)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(biāo)識上辨認(rèn)出不同的集成電路。相反，在傳統(tǒng)工具中，人們可以從外形來區(qū)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(qū)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(shè)計與集成電路應(yīng)用的徹底分離。它們體現(xiàn)了知識創(chuàng)新與創(chuàng)新知識應(yīng)用的徹底分離。這種徹底分離體現(xiàn)在人員的徹底分離和產(chǎn)業(yè)的徹底分離。從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的人員和廠家不從事半導(dǎo)體應(yīng)用，從事半導(dǎo)體應(yīng)用的人員和廠家則不從事半導(dǎo)體器件開發(fā)。即使一些從事半導(dǎo)體應(yīng)用的廠家轉(zhuǎn)而從事半導(dǎo)體器件開發(fā)，這時他們必然會放棄半導(dǎo)體器件應(yīng)用。這與IT行業(yè)的扇形產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

（6） 黑洞性

　　黑洞性是指集成電路中知識成果的無限擴(kuò)展特性。隨著集成度的不斷提高，集成電路中的知識成果不斷富集。早期的模數(shù)轉(zhuǎn)換器只能完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，后來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(yīng)。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(zhuǎn)移到集成電路產(chǎn)業(yè)部門，例如VCD/DVD產(chǎn)品的更新?lián)Q代與VCD/DVD機生產(chǎn)廠家無關(guān)，而必須依靠半導(dǎo)體廠家。

（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，人類的知識成果以文字記述方式表達(dá)。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利，尋求專利法保護(hù)。當(dāng)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(dǎo)體廠家售出集成電路后，沒有出現(xiàn)知識成果轉(zhuǎn)移，為客戶提供的成套技術(shù)方案不過是知識商品的售后服務(wù)內(nèi)容。

（8） 傻瓜性

　　傻瓜性是指不必了解集成電路中的知識原理，就能實現(xiàn)知識成果的應(yīng)用。人們使用書本上和專利中的知識成果時，必須有學(xué)習(xí)、消化，吸收與制作的過程。例如，用購買專利的辦法在系統(tǒng)電路中添加日歷時鐘時，要弄清日歷時鐘原理與制作方法，設(shè)計相應(yīng)的電路。有了日歷時鐘的集成電路，則只需購買日歷時鐘芯片，按照廠家的使用手冊就能實現(xiàn)傻瓜化的應(yīng)用。

（9） 扇出性

　　扇出性是指一項知識成果一旦轉(zhuǎn)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(yīng)。黑箱性有效地實現(xiàn)了知識成果保護(hù)，使知識成果保護(hù)繞過專利化途徑，迅速實現(xiàn)知識成果的應(yīng)用；傻瓜性保證了知識成果應(yīng)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(nèi)流通。知識成果應(yīng)用不再為專家、工程師、技術(shù)人員所專有。理論上講，世界上只要有一個團(tuán)隊創(chuàng)造出一項知識成果，轉(zhuǎn)化成集成電路后，就可供全球范圍的應(yīng)用所需。

　　雖然上述這些持性是從半導(dǎo)體集成電路中提取出來的，但這些特性不僅反映在半導(dǎo)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(xiàn)象

　　知識平臺誕生后，使原有的資本經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)根本性變革。這些根本化變革首先出現(xiàn)在IT產(chǎn)業(yè)中。隨著IT產(chǎn)業(yè)的全面擴(kuò)展，這些變革會擴(kuò)展到整個社會、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，人們便從資本經(jīng)濟(jì)時代進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代。

（1） IT行業(yè)的產(chǎn)業(yè)分工

　　由于知識平臺的分離性，導(dǎo)致知識創(chuàng)新與創(chuàng)新知識應(yīng)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(yīng)用，而是轉(zhuǎn)化成知識平臺商品；知識成果應(yīng)用者不從事知識創(chuàng)新，而是在知識平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)知識成果的最終應(yīng)用。這樣一來，知識經(jīng)濟(jì)時代的IT行業(yè)中便出現(xiàn)兩大產(chǎn)業(yè)，即產(chǎn)生知識平臺產(chǎn)業(yè)與知識平臺應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的社會分工。

（2） IT行業(yè)的扇形產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

　　資本經(jīng)濟(jì)時代，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)中的每個企業(yè)都有從知識創(chuàng)新到創(chuàng)新知識應(yīng)用的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊，每個企業(yè)的創(chuàng)新知識成果只應(yīng)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(fù)工作。然而，當(dāng)集成電路發(fā)展到產(chǎn)品知識平臺時，開始出現(xiàn)了行業(yè)中的產(chǎn)品分工。半導(dǎo)體廠家從事知識創(chuàng)新，并將創(chuàng)新知識成果轉(zhuǎn)化成SoC或集成電路套件（產(chǎn)品知識平臺）；整機廠家購買SoC或集成電路套件，并在半導(dǎo)體廠家提供的成套技術(shù)方案基礎(chǔ)上實現(xiàn)最終產(chǎn)品的生產(chǎn)。一個廠家的產(chǎn)品知識平臺可供許多廠家使用，形成了行業(yè)中的扇形產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。早期的PC機產(chǎn)業(yè)、VCD產(chǎn)業(yè)如此，當(dāng)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(guī)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(dǎo)體廠家處于技術(shù)壟斷與駕馭地位。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的所有企業(yè)共享一個利潤大蛋糕，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)廠家，由于知識成果投入少，直接面對消費品的市場競爭，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(tǒng)中的基本游戲規(guī)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(tǒng)中的山寨化基因。當(dāng)一個產(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(tǒng)集成，系統(tǒng)集成后的產(chǎn)品平臺距最終產(chǎn)品只有一步之遙。任何一個廠家都可以在產(chǎn)品平臺基礎(chǔ)上，實現(xiàn)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，任何一個先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)體，都會固守知識平臺產(chǎn)業(yè)，并將最終的知識平臺應(yīng)用產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到第三世界或落后地區(qū)，以尋求最低的制造成本。

結(jié)語

　　人類沒有知識與知識行為的遺傳性狀。語言出現(xiàn)后，人類知識可以依賴語言方式的口頭傳承；文字、紙張發(fā)明后，人類知識依靠外部文字典籍的方式傳承與積累；半導(dǎo)體集成電路出現(xiàn)后，實現(xiàn)了知識與知識行為集成的外部傳承與積累。半導(dǎo)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(xiàn)象，稱之為知識平臺。了解知識平臺的基本特性，有助于解析知識經(jīng)濟(jì)時代諸多的社會現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象。