從知識平臺角度重新認識集成電路

摘要 半導體集成電路是集成了人類知識成果與知識行為能力的數字歸一化器件，具有遺傳性狀，稱之為知識平臺。半導體集成電路遺傳性狀的基礎是晶體管“0”“1”狀態的時空量子化。從半導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濟時代的各種經濟現象、產業現象與社會現象。

關鍵詞? 半導體集成電路? 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領域、計算機領域、電子技術相關領域中，幾乎所有的電子系統都無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文明發展的巨大影響力，而這種影響力堪比語言、文字、紙張、印刷術對人類文明發展的影響，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

　　人類沒有知識的遺傳性狀。今天人們所創造出的知識成果，都是在前人知識成果基礎上的再創造。一些偉大的科學家在談及自己的科學成就時，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、學者才能使用。例如人們要在一個產品系統中添加日歷時鐘功能時，必須了解日歷時鐘的知識原理、電路結構和電路設計方法，在此基礎上設計日歷時鐘單元電路。

　　設想一下，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容就能實現知識成果應用，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，實現知識成果的傻瓜化應用。半導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，人們在一個產品系統中添加日歷時鐘功能時就不必了解日歷時鐘的知識原理、電路結構，也不需要設計日歷時鐘電路，只要購買日歷時鐘芯片連接到產品系統中。20世紀60年代，16位模數轉換電路屬國家級科研課題，如今任何一位電子系統工程師都可以方便地買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現16位模數轉換。

2? 集成電路知識平臺的技術基礎

　　集成電路是20世紀人類最偉大的發明之一，榮獲了兩個諾貝爾物理學獎： 獲1956年諾貝爾物理學獎的半導體晶體管，以及獲2000年諾貝爾物理學獎的集成電路。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、學者來實現知識成果的應用。半導體集成電路不僅集成了人類知識成果，還實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基礎，是歸一化的時空量子化。歸一化的空間量子，是“0”、“1”開關狀態的晶體管顆粒；歸一化的時間量子，是半導體電路中的時序狀態，包括晶體管的翻轉時序、數字電路的脈沖時序、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；歸一化的時間量子進程，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化中，可以用傻瓜化的方式構建起龐大的產品系統。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

　　知識平臺是人類知識成果的物化形態，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，并繼續發揮作用。例如，脈沖計數器中有數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器的知識成果與知識行為；許多SoC產品系統中有現成的日歷時鐘內核。從邏輯門電路、脈沖計數器、定時器、日歷時鐘芯片到SoC產品系統中的日歷時鐘功能設置，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”的靜動態遺傳因子。當出現遺傳變異時，晶體管顆粒材料會改變，而“0”、“1”狀態的靜動態遺傳因子不變。

（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。人類的其他任何一類工具都不可能實現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。脈沖計數器可以自動完成脈沖計數行為；模數轉換器可以自動將模擬信號轉換成數字信號。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；電子秤可以實現自動稱重行為，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。人們無法窺視集成電路中的知識成果，知識成果也無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。它們體現了知識創新與創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業的徹底分離。從事半導體產業的人員和廠家不從事半導體應用，從事半導體應用的人員和廠家則不從事半導體器件開發。即使一些從事半導體應用的廠家轉而從事半導體器件開發，這時他們必然會放棄半導體器件應用。這與IT行業的扇形產業結構有關。

（6） 黑洞性

　　黑洞性是指集成電路中知識成果的無限擴展特性。隨著集成度的不斷提高，集成電路中的知識成果不斷富集。早期的模數轉換器只能完成模擬信號到數字信號的轉換，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去，形成了知識的黑洞效應。由于集成電路的黑洞性，IT產品的更新換代任務必然轉移到集成電路產業部門，例如VCD/DVD產品的更新換代與VCD/DVD機生產廠家無關，而必須依靠半導體廠家。

（7） 商品性

　　商品性是指集成電路是一種物化形態的商品化知識成果。此前，人類的知識成果以文字記述方式表達。為了保證知識成果創造者的利益，將文字記述的知識成果申請專利，尋求專利法保護。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，半導體廠家售出集成電路后，沒有出現知識成果轉移，為客戶提供的成套技術方案不過是知識商品的售后服務內容。

（8） 傻瓜性

　　傻瓜性是指不必了解集成電路中的知識原理，就能實現知識成果的應用。人們使用書本上和專利中的知識成果時，必須有學習、消化，吸收與制作的過程。例如，用購買專利的辦法在系統電路中添加日歷時鐘時，要弄清日歷時鐘原理與制作方法，設計相應的電路。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。黑箱性有效地實現了知識成果保護，使知識成果保護繞過專利化途徑，迅速實現知識成果的應用；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家、工程師、技術人員所專有。理論上講，世界上只要有一個團隊創造出一項知識成果，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產業現象

　　知識平臺誕生后，使原有的資本經濟出現根本性變革。這些根本化變革首先出現在IT產業中。隨著IT產業的全面擴展，這些變革會擴展到整個社會、經濟領域，人們便從資本經濟時代進入知識經濟時代。

（1） IT行業的產業分工

　　由于知識平臺的分離性，導致知識創新與創新知識應用徹底分離，知識平臺的商品化為知識創新找到了最佳出路。為此，知識創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新，而是在知識平臺基礎上實現知識成果的最終應用。這樣一來，知識經濟時代的IT行業中便出現兩大產業，即產生知識平臺產業與知識平臺應用產業的社會分工。

（2） IT行業的扇形產業結構

　　資本經濟時代，電子技術行業中盛行的是一體化封閉式企業。行業中的每個企業都有從知識創新到創新知識應用的產品研發團隊，每個企業的創新知識成果只應用在本企業的產品中，所有企業都在進行大量的重復工作。然而，當集成電路發展到產品知識平臺時，開始出現了行業中的產品分工。半導體廠家從事知識創新，并將創新知識成果轉化成SoC或集成電路套件（產品知識平臺）；整機廠家購買SoC或集成電路套件，并在半導體廠家提供的成套技術方案基礎上實現最終產品的生產。一個廠家的產品知識平臺可供許多廠家使用，形成了行業中的扇形產業結構。早期的PC機產業、VCD產業如此，當今的手機產業也將步其后塵。

（3） 扇形產業的游戲規則

　　由于知識平臺的黑箱性、黑洞性，在扇形產業鏈中，雄居扇端的半導體廠家處于技術壟斷與駕馭地位。產業結構中的所有企業共享一個利潤大蛋糕，并按照知識成果投入的比例分割。處于扇沿的最終產品生產廠家，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”是扇形產業生態系統中的基本游戲規則。

（4） 扇形產業的山寨化基因

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

結語

　　人類沒有知識與知識行為的遺傳性狀。語言出現后，人類知識可以依賴語言方式的口頭傳承；文字、紙張發明后，人類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，有助于解析知識經濟時代諸多的社會現象、經濟現象、產業現象。