题图:Cheva用AI创作
接着说芯片技术的发展史,上回说到计算机从最开始的电子管,也就是大灯泡,逐渐进化成了晶体管,这一进步可以说是相当大的。在电子管时代,计算机占据的空间极大,需要一整栋楼来安装,。而且电子管的可靠性也比较差,需要经常换灯泡和清理大量被灯光吸引来的昆虫。需要很大的人力进行维护。当然这已经比在二战之前那样雇佣大量的计算员来得划算得多了。
而晶体管的出现基本上解决了上述两大痛点。晶体管是一种用半导体材料制成的器件,它在半导体中掺入杂质就能够实现电子管一样的开关功能。越简单的器件,它的可靠性就越高,在整个寿命期间几乎不需要更换。体积也大大地缩小,从一整间的房子变成了一个笨重的大箱子。应该说对于日常生活和民用领域,这样的计算机已经能够充分满足当时的需求了。当时的人们也许做梦都不会想到,这些笨重的大箱子、大柜子计算机,有一天会被缩小成只有巴掌那么大,装在每个人的口袋里到处随时随地都可以使用的程度。
而这都要归功于集成电路的出现。集成电路的设计思想非常简单。晶体管仍然是把半导体材料做成一个个的分离的元件,比如二极管、三极管,然后还是像电子管那样用导线将它们连接起来。而集成电路的思想就是在一块纯净的硅片上面,在特定的位置上掺入特定的杂质,就可以实现各种半导体元件的功能,而不需要把它们单独做成元件。再刻画上导电线路,就是一台完整的计算机了,这种想法就是集成电路,也就是后来现在所说的芯片。
这种想法虽然非常的棒,但是实现起来工艺相当复杂。虽然性能更好,但以刚开始的情况来说,成本将更加高昂。再加上民用领域对体积和重量并不敏感。刚刚成立的世界第一家芯片公司——仙童半导体公司的市场前景非常的堪忧。眼看新兴的芯片产业就要胎死腹中了,人们迎来信息时代的到来可能要推迟至少数十年。而这个时候挽救这一产业事件机会到来了,那就是美苏之间的太空竞赛。
在20世纪50年代,苏联率先发射了人类的第一颗人造卫星,此后不久又将第一个人类宇航员加加林送入了太空。在太空领域骄傲的美国人被苏联人甩在了后面。由于冷战本质上是一场社会主义与资本主义和制度优越性之争,美国人决定在新的太空领域向苏联人发起挑战,那就是载人登月。
载人登月的过程高度复杂,而载人飞船只能携带三名宇航员进入太空,所以大量的工作,特别是导航,需要由计算机来完成。而要克服地球的引力,将物体发射进入太空的成本也是非常高昂的。也有一个直观的比喻是说,在当时要把一公斤的物体送入太空,所花费的金钱可以购买相同重量的黄金。当然,现在马斯克的SpaceX的可重复利用火箭已经大大地降低了这个成本,但在当时就是这样。
而如果登月火箭和登月飞船安装那种民用等级的晶体管计算机的话,将会挤占大量的载荷重量,从而影响到其他关键系统和设备的安装,比如生命维持系统。所以,美国宇航局NASA急需获得计算能力足够,同时体积和重量又必须非常小、非常轻的导航计算机,而仙童半导体公司的集成电路,也就是芯片技术,正好能够满足这方面的需求。于是,他们获得了NASA的大量投资,找到了自己公司发展的第一桶金。
除了在太空领域互相竞争之外,还有冷战中的另一项竞赛,就是军备竞赛。由于有一次苏联领导人赫鲁晓夫吹嘘,苏联人生产导弹就像在生产线上生产香肠一样,于是美国自然也会接下挑战,要大量生产民兵三型洲际弹道导弹。洲际弹道导弹的需求与航天基本上是一致的,而且以当时的技术,想把核弹头的重量做到很小是很困难的,为了尽可能地增加射程,增大弹头威力,所以也必须在安装在导弹的计算机上动心思。于是,仙童半导体公司就这样获得了源源不断的国防部的合同,并最终成长为了一个大型的公司。
从芯片技术的早期发展可以看出,它完全是在国家和国防需求的推动下发展起来的,加上很多现代科技,比如雷达、核能,在它们的早期都是在二战当中,因为战争的需要才发展壮大起来的。于是,很多人认为战争甚至国家在推动科技进步和文明发展方面是有利的,有其正面作用,但是这个观点我还是不能认同,我认为这只是一个幸存者偏差的问题。
之所以会出现这种现象,其实是因为现代国家的高强度征税和汲取能力,使它有能力挤占大量的社会资源进行投资,而在这种大量投资的情况下,就算是瞎猫子碰死耗子,也会有几个非常成功的项目,比如说原子弹和这里我们讨论的芯片技术。但是在政府投资的其他领域,有大量的浪费和失败的项目,只是人们没有去关注它们而已。比如在二战当中,很多技术都在战后大量应用发挥了跨时代的作用,比如刚才提到的雷达、核能还有喷气式飞机等等。但是战争期间各国政府还投入了更多莫名其妙的项目,它们绝大部分都以失败而告终。比如纳粹德国的末日科技当中,甚至还包括了飞碟。英国也曾经突发奇想想建造冰山航母等等。这些失败的项目都浪费了大量的资源。
如果是由民间和自由市场经济中的的企业家来推动的话,这些被政府浪费的资源将会发挥更大的作用,会有更多改变人们生活的发明出现。而政府投资的少量成功的项目仅仅是一种幸存者偏差,被无限放大了。就像很多在灾难中幸存的人,在灾难来临时都会本能地向上帝或者神明祈祷,在他们获救之后,他们会倾向于认为向神明祈祷是有用的,但事实上更多的向神明祈祷的人则在灾难中丧生了,他们无法表达出自己的看法。
这就是芯片技术的发展史,从电子管到晶体管,再到集成电路。它是一部与国家和国防需求紧密相连的历史,也是一部充满了幸存者偏差的历史。我们应该从中吸取什么教训呢?我想这是一个值得思考的问题。