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《从知识平台角度重新认识集成电路》
何立民 北京航空航天大学教授 《单片机与嵌入式系统应用》杂志社主编 |
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我们把集成电路看成一个工具，而工具的本质就是知识的集成。并且工具有其稳定性和真实性。工具的发展史即是知识集成史。原始工具-手工工具-机械化工具-自动化工具。在集成电路出现之前，自动化工具是失败的，因为没有归一化的制定内核。工具是泛性的知识集成。在集成电路诞生以前，整个工具是止步于泛性的知识集成和一维知识行为的泛性集成。
如今，在IT领域、计算机领域、电子技术相关领域中，几乎所有的电子系统都无一例外地以半导体集成电路为基础。半导体集成电路是集成了人类知识成果与知识行为能力的数字归一化器件，具有遗传性，称之为知识平台。半导体集成电路对人类文明发展产生巨大的影响力。这种影响力表现在半导体集成电路作为知识平台的归一化知识成果、知识行为集成效应。因此，人们应从知识平台角度重新认识半导体集成电路。
1.知识平台的基本概念
人类没有知识的遗传性状。今天人们所创造出的知识成果，都是在前人知识成果基础上的再创造。在一种原始的知识平台下，只有专家、学者才能使用前人的知识成果。例如：人们在一个产品系统中添加一个日历时钟功能时，必须了解日历时钟的知识原理、电路结构、电路设计方法，然后才能设计日历时钟单元电路。
设想一下，如果能够通过外部载体遗传人类知识成果，人们扁可以无需了解知识成果内容，就能实现知识成果应用，这个载体就是知识平台。半导体集成电路就是这样一个知识平台。由此，我们只需要买一个日历时钟芯片，就可以连接到产品系统中，而无需了解日历时钟的知识原理、电路结构。
2.集成电路知识平台的技术基础
集成电路在20世纪荣获了两个诺贝尔物理学奖：1956年诺贝尔物理学奖的半导体晶体管和2000年诺贝尔物理学奖的集成电路。半导体集成电路不仅集成了人类知识成果，还实现了知识成果的应用，具有知识行为能力。集成电路中的知识成果与知识行为能力会不断积累与叠加，形成了集成电路的知识成果遗传性状。
半导体集成电路中，知识成果遗传性状的技术基础，是归一化的时空量子化。归一化的空间量子，是“0”、“1”开关状态的晶体管颗粒；归一化的时间量子，是半导体电路中的时序状态，包括晶体管的翻转时序、数字电路的脉冲时序、微处理器中的指令时序等。
归一化的空间量子载体，可以将人类知识成果以数字化文件方式存储；可以将电路知识成果转化为归一化器件；归一化的时间量子进程，赋集成电路以知识行为能力。集成电路基于外部电气特性的归一化应用特征，使集成电路具备了积木特性，在集成电路不断进化中，可以用傻瓜化的方式构建起庞大的产品系统。目前，这种归一化应用特性渗透到集成电路设计中，形成了IP核的积木式设计方法。
3.知识平台基本特征
半导体集成电路是典型的知识平台，集成了人类知识成果与知识行为。我们可以从半导体集成电路与一般工具的差异中，归纳出知识平台的基本特性：遗传性、归一性、行为性、分离性、黑箱性、黑洞性、商品性、傻瓜性、扇出性。
（1）遗传性
遗传性是指集成电路中所隐含的知识成果与知识行为，可以原封不动地保留在下一代集成电路中，并且继续发挥其作用。
（2）归一性
归一性是指所有集成电路中的知识集成都是在相同介质材料、相同结构、相同工艺、相同封装基础上的归一化数字集成。
（3）行为性
行为性是指集成电路具有知识行为能力。脉冲计数器可以自动完成脉冲计数行为；模数转换器可以自动地将模拟信号转换成数字信号。
（4）黑箱性
黑箱性是指集成电路中的知识成果屏蔽效应。人们无法窥视集成电路中的知识成果，知识成果也无法转移到使用者手中。
（5）分离性
分离性是指集成电路设计与集成电路应用的彻底分离。它们体现了知识创新与创新知识应用的彻底分离。这种彻底分离体现了现在人员的彻底分离、产业的彻底分离。
（6）黑洞性
黑洞性是指集成电路中知识成果的无限扩展特性。随着集成度的不断提高，集成电路中的知识成果不断富集。早期的模数转换器只能完成模拟信号到数字信号的转换，后来不断将模拟信号极性判别、可控增益放大、信号滤波等知识成果集成进去，形成了知识的黑洞性。
（7）商品性
商品性是指集成电路是一种物化形态的商品化知识成果。
（8）傻瓜性
傻瓜性是指不必了解集成电路中的知识原理，就能实现知识成果的应用。
（9）扇出性
扇出性是指一项知识成果一旦转化为集成电路后，可以迅速地为所有人使用。这是集成电路黑箱性、傻瓜性、商品性的综合效应。
虽然上述这些特性是从半导体集成电路中提取出来的，但这些特性不仅反映在半导体集成电路中，也普遍存在于计算机软件之中。集成电路与计算机软件是两种典型的知识平台，知识成果的物化方式不尽相同，基本特征完全一样。
4.从知识平台角度解析IT产业现象
知识平台诞生后，使原有的资本经济出现根本性变革。这些根本性变革首先出现在IT产业中。随着IT产业的全面发展，这些变革会扩展到整个社会、经济领域，人们便进入资本经济时代转入知识经济时代。
（1）IT行业的产业分工
由于知识平台的分离性、导致知识创新与创新知识应用彻底分离；知识平台的商品化为知识创新寻找到了最佳的出路。为此，知识创新者不再从事知识成果的直接应用，二十转化成知识平台商品；知识成果应用者不从事知识创新，而是在知识平台基础上实现知识成果的最终应用。这样，知识经济时代IT行业中便出现两大产业，即知识平台产业与知识平台应用产业的社会分工。
（2）IT行业的扇形产业结构
资本经济时代，电子技术行业中盛行的是一体化封闭式企业，所有企业中都进行大量的重复工作。然而，当集成电路发展到产品知识平台时，开始出现了行业中的产品分工。半导体厂家从事知识创新，并将创新知识成果转化成SoC或集成电路套件；整机厂家后买SoC或集成电路套件，并在半导体厂家提供的成套技术方案基础上实现最终产品的生产。
（3）扇形产业的游戏规则
由于知识平台的黑箱性、黑洞性，在扇形产业链中，雄踞扇端的半导体厂家处于技术垄断与驾驭地位。产业机构中的所有企业共享一个利润大蛋糕，并按照知识成果投入的比例分割。处于扇沿的厂家，由于知识成果投入少，生存环境最为恶劣。因此，“力争上游”，“不做下家”，给下家“保留利润空间”是扇形扇形产业生态系统中的基本游戏规则。
（4）扇形产业的山寨化基因
知识平台的分离性、黑箱性、黑洞性，形成了扇形产业生态系统中的山寨化基因。
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