问题

如何看待任正非说的「发展芯片光砸钱不行,还要砸物理学家数学家」?

回答
任正非的这番话,点出了芯片产业发展中一个至关重要、却常常被忽略的层面:技术的根基与人才的战略价值。把它拆解开来,我们能看到其中蕴含的深刻洞察。

首先,我们得明白,芯片,尤其是高端芯片,绝不是靠简单的“砸钱”就能一蹴而就的。你可以在工厂里堆砌最先进的设备,购买最昂贵的材料,但如果没有最顶尖的科学家和工程师,这些硬件就如同无源之水,无本之木,无法发挥其真正的价值。

“光砸钱不行”,这句话首先否定了唯金钱论。在过去,很多国家和企业在发展高科技产业时,往往会把大量资金投入到厂房建设、设备采购和生产线上。这固然重要,它代表了产业发展的“硬件基础”,是实现生产的必要条件。然而,当涉及到突破性的技术创新,当需要解决的是那些前人未曾涉足的难题时,仅仅依靠金钱的堆砌就显得捉襟见肘了。你可以买到最先进的“工具”,但你得有人知道如何“使用”工具,如何“改良”工具,甚至如何“创造”出比现有工具更先进的下一代工具。

而“还要砸物理学家数学家”,这才是任正非这番话的核心所在。这句看似朴实的话,却指向了科技发展的“灵魂人物”和“底层逻辑”。

物理学家:万丈高楼的基石

芯片的每一个环节,从材料科学到电路设计,再到制造工艺,都离不开深厚的物理学原理。

材料科学: 制造芯片需要极度纯净的硅晶圆,需要对各种半导体材料的电学、光学、热学特性有深入的理解,才能选择最合适的材料,优化其性能。比如,在缩小晶体管尺寸的过程中,材料的量子效应变得越来越显著,这就需要物理学家深入研究这些效应,并找到解决之道。新的半导体材料(如碳纳米管、二维材料)的研发,更是物理学家的天下。
器件物理: 芯片的核心是晶体管,它的工作原理是建立在量子力学和固体物理学的基础之上的。如何提高晶体管的开关速度?如何降低功耗?如何克服漏电流问题?这些都需要物理学家对半导体器件的内部物理过程进行精细的建模和分析,才能提出创新的解决方案。
光刻技术: 制造最先进的芯片,尤其是采用EUV(极紫外光)光刻技术的芯片,涉及到复杂的电磁波、光学原理、精密机械设计等。光刻机本身就是一件集物理学、光学、精密工程于一体的“艺术品”。其中的光源技术、透镜设计、掩模对准等,都要求物理学家提供最前沿的理论支撑和技术指导。

数学家:智慧的“编程语言”

如果说物理学家提供了“硬件”的原理,那么数学家则为“软件”和“工艺”提供了“智慧的操作系统”。

算法与建模: 从芯片的设计到制造,再到测试,每一个环节都离不开复杂的算法和精密的数学模型。电路设计的 EDA (Electronic Design Automation) 工具,依赖于大量的数学算法来完成逻辑仿真、版图优化、时序分析等任务。如何更有效地布线?如何更精准地预测芯片的功耗?这些都依赖于数学模型的进步。
数据分析与优化: 芯片制造过程中会产生海量的数据,这些数据包含了良率信息、工艺参数等。数学家擅长从这些数据中提取有价值的信息,构建统计模型,优化生产工艺,提高良品率。机器学习和人工智能在芯片制造中的应用,更是离不开数学家开发的算法和模型。
理论物理的抽象能力: 有时候,解决芯片发展中的瓶颈问题,可能需要跨越学科的界限,从更基础的数学理论中寻找灵感。数学家抽象、严谨的思维方式,能够帮助我们建立起对复杂系统更深刻的理解,并可能指引我们走向完全不同的技术路径。

“砸物理学家数学家”的“砸”字,并非简单的“招聘”或“给予薪水”。 它是一种长期、稳定、深入的投入,是为他们提供最优越的研究环境、最前沿的科研设备、最自由的探索空间,并给予他们足够的时间和耐心去孕育突破性的想法。这是一种对科学原始创新能力的投资。

为什么这很重要?

1. 打破技术壁垒: 当一个产业面临关键技术被封锁时,钱和现成的技术可能都买不来。唯有依靠自身的科研实力,通过基础科学的突破来寻找替代方案或开辟新的路径。物理学家和数学家就是打破这些壁垒的“钥匙”。
2. 实现技术迭代: 芯片技术是指数级进步的,每一次进步都建立在对前代技术的深刻理解和突破之上。这种突破往往不是渐进式的,而是颠覆性的,需要对基础科学有深刻洞察的科学家来引领。
3. 培养长期竞争力: 拥有世界级的物理学家和数学家,不仅能解决当前的问题,更能培养一支能够持续创新、引领未来技术发展的团队。这才是国家或企业在科技领域立于不败之地的根本。
4. 激发“黑科技”: 许多看似“不可能”的设想,往往在基础科学的某个角落隐藏着实现的可能。而这些探索,正是数学家和物理学家乐于且擅长的事情。他们可以跳出“短期回报”的思维,进行更具前瞻性的研究。

总结一下:

任正非的这句话,实际上是在强调科技发展的“根”与“魂”。设备和资金是“枝叶”,是实现成果的必要载体,但物理学家和数学家才是“根基”和“灵魂”。没有深厚的科学底蕴,即使有再多的钱,也只能在现有框架内进行改进,难以实现颠覆性的创新。在面临外部压力和技术封锁时,对基础科学和顶尖人才的投入,更是国家和企业能否实现“自立自强”的关键所在。

这是一种对科技发展规律的深刻理解,也是一种对未来竞争的战略布局。与其说“砸钱不行”,不如说“不能只砸钱”,真正的“砸”应该砸在最能产生长期价值和突破性创新的地方——那些用智慧和才华构筑起科技大厦的科学家们。

网友意见

user avatar

说白了,任总是对我们物理数学基础科研略有不满。

砸钱肯定没错的,他的意思是他华为能砸钱,但是基础科研人才他们是没法培养的。那么问题来了,谁来培养?

所以,本质上还是就是要砸钱,把钱多砸在人身上。

这个钱谁来砸,砸给谁,这是政府行为了。

基础科学的,数理化,搞科研的,得让别人有个体面的收入。别上班拼尽全力搞研究,下班还要拼尽全力跑滴滴。

一出问题,被卡脖子了就怪基础科研做的不好,底层做的不好。为什么做的不好,所有的科研院所都只想摘桃子,人才都只要四青长江院士。没个帽子可能工作都不好找。

举个例子,做国产化软件某流体软件,做法就是改改函数名,改改界面。底层呢?管他呢,领导又看不懂底层,也不看底层。

有个答案以足球为例,我觉得特别有见解。武球王留洋,到处都是吹。青训呢?联赛环境呢?没人关注,大家都只想要九尺之台,而不想始于垒土。

现在想要搞物理的搞数学的了?扎扎实实先把基层基础科研人员待遇和尊严提上来吧。

因为真正干活儿的,八成以上还是这些科研民工。

user avatar

泻药

谨以此文,向长期致力于中国半导体领域默默无闻的数学家,物理学家,化学家及工程师致以崇高敬意!


任总说的非常之正确,然而并不全面,还有一些需要补充的。芯片行业是一个非常大的范畴,涉及的产品涵盖方方面面,芯片行业需要的人才不限于数学和物理领域的人才,还需要大量的化学,材料,机械,电气等多方面的人才。


芯片行业的4个层面

从这个层次图上可以看出,我们在底层材料的基础上,根据材料的物理和化学性质来设计和制造各种器件。

器件可以实现某种简单功能。已知的半导体器件已经超过130种。最常用的是MOSFET,二极管,三极管,光电探测器,电容,电阻等。

基于这些器件,可以进一步构建电路系统。例如可以设计出CPU,GPU,NPU等大规模IC。也可以设计出专用芯片,CCD,CMOS感光器,DSP芯片等。

在芯片之上,才有计算机语言,算法等。


华为的产品除了要使用CPU,GPU芯片外,还需要大量的微波芯片,光电芯片,传感器芯片……这些芯片的基本器件大都包含在130种器件中。

比如,量子通信就需要使用到PIN型雪崩光电二极管。手机上测气压就需要用到压力传感器,手机上的指南针功能则需要用到霍尔器件。


下图是芯片领域的分工

这个分工中,制造端最烧钱,见效最慢,垄断最强。美帝敢制裁中兴华为,是看准了中国的软肋打的。


硅基集成电路已经有很多答主给出了精彩的回答。


如何理解“发展芯片光砸钱不行,还要砸物理学家数学家”呢?

下面的几幅图大概可以让你理解

这是国内“集成电路工程”专业本科生的一本教材,通常是大学三年级开始教授

这本书中第6章和第7章的内容

这两章涉及到现代通信的基础器件。

其中的一种重要器件,称为IMPATT(碰撞雪崩和渡越时间二极管)。教科书中讲解了器件模型的计算方法,如下~~~很多方程哦

另外一种核心器件,光纤通信用的光源——半导体激光器,它的结构是这样的:

你以为知道器件结构就能山寨出器件吗?图样图森破

器件结构是基于以下工作原理的(半导体异质结物理)

是不是搞定器件工作原理和器件结构就可以制造出芯片呢?非也,非也。除了光刻机之外,你还需要以下这些精密设备才能制造出芯片。

能够生长出单晶硅/砷化镓/磷化镓....的单晶炉(下图是拉硅的单晶炉,砷化镓的没找到,不好意思)

下面这个视频展示了单晶硅和硅片的制作过程。砷化镓晶圆类似哦

制作出单晶后,把单晶切片,抛光,制作出晶圆。晶圆一般长得是这样


然后把晶圆放进这种设备里生长(美国VEECO公司的MOCVD,用于三五族半导体器件的生长,硅外延的设备没找到图,不好意思哈)

生长出的器件,经过光刻,刻蚀,制作电极,裂片之后,是这样的(下面金黄色的是一只半导体激光器)

这个芯片中,真正发光的那一层是这样的(3.2纳米的发光层)


下午在做实验哈,想不到大家热情高涨,继续更新。


补充一段半导体领域大事记

1954年,波恩和中国物理学家黄昆合著”晶格动力学”的专著。该专著系统的总结了人类从发现原子和电子之后的理论。其中的能带理论成为半导体领域的基础理论。波恩于1954年获得诺贝尔物理学奖

有兴趣的可以看看下面的资料。

根据能带论的一般原理,先建立硅晶体的物理模型,再使用量子力学中的薛定谔方程计算这个模型,可以计算出硅晶体的若干物理参数。

1969年,美籍华人施敏的”半导体元器件物理”第一版出版。该专著成为本领域权威教材。

这本专著长得是这样的,里面到处是数学公式


1948年,美国贝尔实验室的三位大牛,肖克莱,巴丁和布拉顿发明了晶体管。第一个晶体管是下面这样子的

尽管这个晶体管非常简陋,而且性能并不出众,但是从此开启了人类新的时代。

因此,1956年,肖克莱,巴丁和布拉顿获得诺贝尔物理学奖。

对比一下电子管和晶体管

这是电子管

这是晶体管

电子管的尺寸远大于晶体管。

1955年,美国德州仪器的杰克 基尔比发明平面工艺,人类开始进入集成电路时代。2000年,杰克 基尔比因为发明集成电路获得诺贝尔物理学奖。

对比一下不同时代的通讯工具,黑色的是90年代的大哥大,绿色的是二战时代的对讲机,再看看你在刷知乎的手机。


1967年,贝尔实验室的Kahng和施敏(半导体器件物理的作者)发明了浮栅结构的非挥发性存储器件,这是Flash 存储器(u盘,sd卡,固态硬盘)的原型。



光电领域

1917年,大牛爱因斯坦提出自发辐射和受激辐射的概念。

1960年,梅曼设计出第一台红宝石激光器。下图是梅曼和他的激光器。因为发明激光器,梅曼两次被诺贝尔奖提名。

1962年,美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯和奎斯特报告了砷化镓材料的光发射现象。随后通用电气的工程师哈尔与其他研究人员一道研制出世界上第一台半导体激光器。

1966年,中国香港籍科学家高锟发表了一篇题为“光频率介质纤维表面波导“的论文,开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理。2009年,高锟因此获得诺贝尔奖。

1970年,第一只基于三五族半导体的双异质结半导体激光器诞生,人类开始步入光通信时代。


2000年,赫伯特·克勒默和若尔斯·阿尔费罗夫因为在异质结领域的杰出工作而获得诺贝尔物理学奖。


这是某宝上的半导体激光器二极管,零售价2.27元,还包邮哦。

除此之外,我们平常用到的晶体管还包括以下几种

LED芯片

光电二极管

晶闸管

mos场效应晶体管

以上这些,都是半导体芯片

这些芯片称为分立式器件。

当我们把这些电子器件制作在同一个芯片上时,就组成了集成式芯片。

1958 年,gunther提出分子束外延的构想。

1970年,美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念,随后利用分子束外延技术制作出砷化镓超晶格,开启人工材料的时代。江崎于1973年获得诺贝尔物理学奖。

下面是一张超晶格材料的透射电镜图,可以看到每一层材料的厚度仅有5nm左右。


1994年,美国贝尔实验室的菲斯特和卡帕索制作出第一款基于超晶格的量子级联激光器(太赫兹光源)。

超晶格除了可以制作远红外激光器外,还可以制作远红外光电探测器(太赫兹探测器)。

1969年,美国贝尔实验室的波义耳和史密斯发明了CCD(电荷耦合器件)。CCD器件是数码相机的核心感光部件,下面这个东东是一个阵列型CCD。二人于2009年获得诺贝尔物理学奖。

然而,这种CCD器件不能用于微光成像,于是各种改进型CCD和多种微光成像器件出现了。用途嘛~~~你懂得

2014年,日本科学家中村修二等人因为发明蓝光LED获得诺贝尔物理学奖。



磁电方面

1879年,美国科学家霍尔发现磁电现象,命名为霍尔效应。

1985年,克利青因为发现整数量子霍尔效应获得诺贝尔物理学奖。

1998年,华人科学家崔琦因为发现分数量子霍尔效应获得诺贝尔物理学奖。

下面这是某宝上的霍尔传感器。


1988年,费尔等人发现巨磁阻效应。费尔等人因此获得2007年诺贝尔物理学奖。尽管这项不是半导体,不过也相当重要。

1997年,全球第一个巨磁阻读写磁头问世。电脑磁盘开始进入普通家庭。直至今天,1T容量的低成本磁盘已经见怪不怪了。


以上这些器件,涉及到百姓居家旅行杀人灭口 的方方面面。

仅半导体器件领域,前后大约出现了14位诺贝尔物理学奖得主。

从上面这些大事记录可以看出,芯片的发展紧密联系于物理,数学,化学,材料的发展。


机械方面的人才有什么用?

晶圆抛光机,这是一种炒鸡精密的机械设备。


材料方面的人才有什么用?

这是第三代半导体材料,碳化硅单晶片


各种芯片大杂烩

不知道干什么用的芯片

看起来很牛掰的样子


下面的是一个OEIC模块,用于光通信。

整个系统是这样的

发射机芯片是这样的

接收机芯片是这样的。

这是用于医疗的微流道芯片

这是可用于手机的微型光谱仪

这是accion system公司的芯片级电子推进器(就是电火箭哦,旁边是一枚硬币,不明觉厉)

user avatar

说的大实话。

而且砸钱也要砸对人。

比如以前砸钱给了上海交大的一个教授——陈进。

这个人牛逼,买了几块芯片,然后请民工用砂布把字磨掉,然后弄上了汉芯两个字。

过分的是国家砸了1亿多,他给民工的钱还拖欠,说那个汉芯两个字弄上去没有弄好看。

————

user avatar

这个问题很容易陷入一个误区:就是抱怨搞导弹的不如卖茶叶蛋的。然后抱怨社会风气如何如何。

但是拜托,这是社会风气的事情吗?

哪个国家“搞导弹”的赚钱超过“卖茶叶蛋”的了?

以最新完结的美剧《生活大爆炸》为例,几个主要演员薪水都超过2000万美元,美国搞什么科学研究的科学家估计都没有这几个演员挣得多。

再举一个例子,NBA火箭队的保罗,他一年挣4000万美元,估计NASA排名前二十的科研人员加在一起都没有他一个人挣得多。

就连NBA底薪球员收入都要超过一般大学教授。

而为了钱改行在美国更是屡见不鲜,华尔街分析师绝大多数都是数学、物理学博士,这算不算为钱转行?

我们再来看日本,根据日本文部省的数据,日本大学教授平均年薪是1172万日元(约合77万人民币)。

而日本偶像团体AKB48的指原莉乃年收入4500万日元,是日本大学教授的4.5倍。

你说一个高中毕业的小学生挣得比东大50来岁教授还多好几倍,气不气?

根据论文《日本科研人员薪酬分配现状及启示》显示,2015年日本科研人员最高年收入不超过1900万日元,而东大辍学选择做男公关,艺名叫“罗兰”的牛郎年收入超过3亿日元。

也就是说从收入论,在日本即使做到某学科研究领域NO1,一年也不过150万人民币,而要是牛郎做到第一,年收入能达到2000万人民以上。

那么问题的根源在哪里呢?

问题根源不在于科研人员收入偏低,事实上全世界范围内科研人员收入都不算高。

问题真正根源在于我国现在想满足物质欲望的门槛比发达国家高太多了。

这里我可以举一个例子,为什么古代大臣总体比太监有节操?(不用怀疑,李自成在北京追脏时,财产最多的是勋贵和太监,大臣反而不多)

很大原因是大臣们都是有产阶级,大不了回家做地主去,而太监都是贫苦人家出身,身后没有几千亩地撑腰,只能为“五斗米折腰”。

以前凤凰卫视的二代柯蓝的老妈就说过,柯蓝zhee帮二代身段都不如平民窦文涛柔软,对物质欲望都没那么强,将来肯定都没有窦文涛有钱。(圆桌派柯蓝亲口说的)

这两个例子是什么意思呢?

我想说人不是天生就有底线或者没有底线,有没有底线关键看家境。(一般情况而言,不必举极端例子抬杠。)

同样,如果一个科研人员在中国只靠月收入1万人民币就能在北上广深买房(不必大房)、买车(不必豪车)、每年还能带全家去外国旅游一次(东南亚),不用为父母的健康和子女的教育发愁,那么,很多科研人员可能就不会选择转行或者改行了。

他们就能安心在自己领域做研究了,反正能保证有车有房无后顾之忧,我什么一定要去挣钱买大房子豪车呢?我为什么不能在自己喜欢的领域安心研究下去呢?

反过来,如果美国也必须年收入40万美元以上才能在大城市安家置业,还要操心父母医疗和子女教育问题,那么我相信美国也会有数量惊人,比现在多好几倍的科研人员迅速转行去硅谷或者华尔街的。

所以归根结底,科研人员生活艰难的根本原因是社会保障体系不健全,贫富差距太大。而且目前看,无解。

我们发展了四十年,但是认真说我们需要补的课非常多,社会发展不平衡已经严重影响到了我们的科研领域,这不是社会风气而是社会保障体系落后,是政府职能的缺失。

当然,我完全理解政府高房价的原因是把房地产市场当作这些年超发货币的水库,把这些超发资金赶进水库锁死。(大家可以想一下1988年人民币发行量,兑换美元的价格,以及2018年人民币发行量以及兑换美元的价格)

但是这就是弯道超车的代价,高三爆肝熬夜一年考上985和高中三年正常学习三年考上985的差别就是前者的代价是寿命和健康。

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有