從知識(shí)平臺(tái)角度重新認(rèn)識(shí)集成電路

摘要 半導(dǎo)體集成電路是集成了人類(lèi)知識(shí)成果與知識(shí)行為能力的數(shù)字歸一化器件，具有遺傳性狀，稱(chēng)之為知識(shí)平臺(tái)。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(shí)空量子化。從半導(dǎo)體集成電路可以推衍出知識(shí)平臺(tái)的諸多特性，通過(guò)這些特性，人們可以深刻地理解知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的各種經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象與社會(huì)現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞? 半導(dǎo)體集成電路? 知識(shí)平臺(tái)? 知識(shí)成果集成? 知識(shí)行為集成? 時(shí)空量子化

　　如今，在IT領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)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(wú)一例外地以半導(dǎo)體集成電路為基礎(chǔ)。人們對(duì)此習(xí)以為常，從未認(rèn)真考慮半導(dǎo)體集成電路對(duì)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(duì)人類(lèi)文明發(fā)展的影響，它表現(xiàn)為半導(dǎo)體集成電路知識(shí)平臺(tái)的歸一化知識(shí)成果和知識(shí)行為集成效應(yīng)。因此，人們應(yīng)從知識(shí)平臺(tái)角度重新認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體集成電路。

1? 知識(shí)平臺(tái)的基本概念

　　人類(lèi)沒(méi)有知識(shí)的遺傳性狀。今天人們所創(chuàng)造出的知識(shí)成果，都是在前人知識(shí)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(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(shí)平臺(tái)觀念。然而，這種原始知識(shí)平臺(tái)只是一些前人的開(kāi)放性知識(shí)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(tǒng)中添加日歷時(shí)鐘功能時(shí)，必須了解日歷時(shí)鐘的知識(shí)原理、電路結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)日歷時(shí)鐘單元電路。

　　設(shè)想一下，如果能夠通過(guò)外部載體遺傳人類(lèi)知識(shí)成果，人們便無(wú)需了解知識(shí)成果內(nèi)容就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果應(yīng)用，這個(gè)載體便是知識(shí)平臺(tái)。知識(shí)平臺(tái)的知識(shí)成果遺傳特征使人類(lèi)可以不斷丟棄原有知識(shí)成果，實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的傻瓜化應(yīng)用。半導(dǎo)體集成電路就是這樣一個(gè)知識(shí)平臺(tái)。例如，有了日歷時(shí)鐘芯片，人們?cè)谝粋€(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)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(shí)原理、電路結(jié)構(gòu)，也不需要設(shè)計(jì)日歷時(shí)鐘電路，只要購(gòu)買(mǎi)日歷時(shí)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?lài)?guó)家級(jí)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(mǎi)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(shí)現(xiàn)16位模數(shù)轉(zhuǎn)換。

2? 集成電路知識(shí)平臺(tái)的技術(shù)基礎(chǔ)

　　集成電路是20世紀(jì)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(jiǎng)： 獲1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的半導(dǎo)體晶體管，以及獲2000年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的集成電路。紙張可以積累與傳承人類(lèi)的知識(shí)成果，但沒(méi)有知識(shí)行為能力，必須依靠專(zhuān)家、學(xué)者來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的應(yīng)用。半導(dǎo)體集成電路不僅集成了人類(lèi)知識(shí)成果，還實(shí)現(xiàn)了知識(shí)成果的應(yīng)用，具有知識(shí)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(jì)制作方法，卻沒(méi)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(jì)制作方法，還具有模數(shù)轉(zhuǎn)換的知識(shí)行為能力。集成電路中的知識(shí)成果與知識(shí)行為能力會(huì)不斷積累與疊加，形成了集成電路的知識(shí)成果遺傳性狀。

　　半導(dǎo)體集成電路中，知識(shí)成果遺傳性狀的技術(shù)基礎(chǔ)，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(dǎo)體電路中的時(shí)序狀態(tài)，包括晶體管的翻轉(zhuǎn)時(shí)序、數(shù)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(shí)成果以數(shù)字化文件方式存儲(chǔ)，可以將電路知識(shí)成果轉(zhuǎn)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(shí)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(jì)中，形成了基于IP核的積木式設(shè)計(jì)方法。

3? 知識(shí)平臺(tái)基本特性

　　知識(shí)平臺(tái)是人類(lèi)知識(shí)成果的物化形態(tài)，其中集成了人類(lèi)知識(shí)成果與知識(shí)行為。知識(shí)平臺(tái)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(shí)成果與知識(shí)行為，可以原封不動(dòng)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(jì)數(shù)器中有數(shù)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(jì)數(shù)器的知識(shí)成果與知識(shí)行為；許多SoC產(chǎn)品系統(tǒng)中有現(xiàn)成的日歷時(shí)鐘內(nèi)核。從邏輯門(mén)電路、脈沖計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、日歷時(shí)鐘芯片到SoC產(chǎn)品系統(tǒng)中的日歷時(shí)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(lèi)可以傻瓜化地使用前人的知識(shí)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(dòng)態(tài)遺傳因子。當(dāng)出現(xiàn)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(shí)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(lèi)的其他任何一類(lèi)工具都不可能實(shí)現(xiàn)如此的歸一化知識(shí)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(shí)行為能力。脈沖計(jì)數(shù)器可以自動(dòng)完成脈沖計(jì)數(shù)行為；模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以自動(dòng)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。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(shí)行為能力。桿秤的稱(chēng)重行為必須由使用者來(lái)實(shí)現(xiàn)；電子秤可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱(chēng)重行為，因?yàn)樗暮诵膯卧前雽?dǎo)體集成電路。

（4） 黑箱性

　　黑箱性是指集成電路中知識(shí)成果的屏蔽效應(yīng)。人們無(wú)法窺視集成電路中的知識(shí)成果，知識(shí)成果也無(wú)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(shí)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(lái)區(qū)分不同工具，并且可以判別工具中集成的知識(shí)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(shí)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(jì)與集成電路應(yīng)用的徹底分離。它們體現(xiàn)了知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)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(kāi)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(kāi)發(fā)，這時(shí)他們必然會(huì)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(shí)成果的無(wú)限擴(kuò)展特性。隨著集成度的不斷提高，集成電路中的知識(shí)成果不斷富集。早期的模數(shù)轉(zhuǎn)換器只能完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，后來(lái)不斷將模擬信號(hào)極性判別、可控增益放大、信號(hào)濾波等知識(shí)成果集成進(jìn)去，形成了知識(shí)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(mén)，例如VCD/DVD產(chǎn)品的更新?lián)Q代與VCD/DVD機(jī)生產(chǎn)廠家無(wú)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(shí)成果。此前，人類(lèi)的知識(shí)成果以文字記述方式表達(dá)。為了保證知識(shí)成果創(chuàng)造者的利益，將文字記述的知識(shí)成果申請(qǐng)專(zhuān)利，尋求專(zhuān)利法保護(hù)。當(dāng)集成電路直接將知識(shí)成果物化成商品后，知識(shí)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(qǐng)專(zhuān)利的情況下，確保知識(shí)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(méi)有出現(xiàn)知識(shí)成果轉(zhuǎn)移，為客戶提供的成套技術(shù)方案不過(guò)是知識(shí)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(shí)原理，就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的應(yīng)用。人們使用書(shū)本上和專(zhuān)利中的知識(shí)成果時(shí)，必須有學(xué)習(xí)、消化，吸收與制作的過(guò)程。例如，用購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利的辦法在系統(tǒng)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(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。有了日歷時(shí)鐘的集成電路，則只需購(gòu)買(mǎi)日歷時(shí)鐘芯片，按照廠家的使用手冊(cè)就能實(shí)現(xiàn)傻瓜化的應(yīng)用。

（9） 扇出性

　　扇出性是指一項(xiàng)知識(shí)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(shí)現(xiàn)了知識(shí)成果保護(hù)，使知識(shí)成果保護(hù)繞過(guò)專(zhuān)利化途徑，迅速實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的應(yīng)用；傻瓜性保證了知識(shí)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(shí)成果應(yīng)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(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出一項(xiàng)知識(shí)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(lái)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(jì)算機(jī)軟件之中。集成電路與計(jì)算機(jī)軟件是兩種典型的知識(shí)平臺(tái)，知識(shí)成果的物化方式不盡相同，基本特性完全一樣。

4? 從知識(shí)平臺(tái)角度解析IT產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象

　　知識(shí)平臺(tái)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(huì)擴(kuò)展到整個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，人們便從資本經(jīng)濟(jì)時(shí)代進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

（1） IT行業(yè)的產(chǎn)業(yè)分工

　　由于知識(shí)平臺(tái)的分離性，導(dǎo)致知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用徹底分離，知識(shí)平臺(tái)的商品化為知識(shí)創(chuàng)新找到了最佳出路。為此，知識(shí)創(chuàng)新者不再?gòu)氖轮R(shí)成果的直接應(yīng)用，而是轉(zhuǎn)化成知識(shí)平臺(tái)商品；知識(shí)成果應(yīng)用者不從事知識(shí)創(chuàng)新，而是在知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的最終應(yīng)用。這樣一來(lái)，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的IT行業(yè)中便出現(xiàn)兩大產(chǎn)業(yè)，即產(chǎn)生知識(shí)平臺(tái)產(chǎn)業(yè)與知識(shí)平臺(tái)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的社會(huì)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(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(shí)創(chuàng)新到創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)企業(yè)的創(chuàng)新知識(shí)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(shí)平臺(tái)時(shí)，開(kāi)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(shí)創(chuàng)新，并將創(chuàng)新知識(shí)成果轉(zhuǎn)化成SoC或集成電路套件（產(chǎn)品知識(shí)平臺(tái)）；整機(jī)廠家購(gòu)買(mǎi)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(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的生產(chǎn)。一個(gè)廠家的產(chǎn)品知識(shí)平臺(tái)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(jī)產(chǎn)業(yè)、VCD產(chǎn)業(yè)如此，當(dāng)今的手機(jī)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(shí)平臺(tái)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(gè)利潤(rùn)大蛋糕，并按照知識(shí)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(shí)成果投入少，直接面對(duì)消費(fèi)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，生存環(huán)境最為惡劣。因此，“力爭(zhēng)上游”、“不做下家”、給下家“保留利潤(rùn)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(shí)平臺(tái)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(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(tǒng)集成，系統(tǒng)集成后的產(chǎn)品平臺(tái)距最終產(chǎn)品只有一步之遙。任何一個(gè)廠家都可以在產(chǎn)品平臺(tái)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的傻瓜化或組裝化生產(chǎn)。知識(shí)平臺(tái)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(shì)，任何一個(gè)先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)體，都會(huì)固守知識(shí)平臺(tái)產(chǎn)業(yè)，并將最終的知識(shí)平臺(tái)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(yǔ)

　　人類(lèi)沒(méi)有知識(shí)與知識(shí)行為的遺傳性狀。語(yǔ)言出現(xiàn)后，人類(lèi)知識(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了知識(shí)與知識(shí)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(shí)與知識(shí)行為集成，是一種典型的知識(shí)與知識(shí)行為的遺傳現(xiàn)象，稱(chēng)之為知識(shí)平臺(tái)。了解知識(shí)平臺(tái)的基本特性，有助于解析知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代諸多的社會(huì)現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)象。