特工、逆向工程、舉國(guó)發(fā)力，蘇聯(lián)用盡一切手段造芯片，輸在哪了？

俄羅斯，居然搞出光刻機(jī)了？

最近差評(píng)君看到了一篇報(bào)道，俄羅斯將一套 350 納米光刻機(jī)納入國(guó)家工業(yè)體系。這套設(shè)備由俄羅斯的 ZNTC 與白俄羅斯的 Planar 聯(lián)合研發(fā)，能夠生產(chǎn) 90nm 的芯片。

在看了一些資料后，差評(píng)君更是發(fā)現(xiàn)，這次的光刻機(jī)，居然是 30 年前蘇聯(lián)留下的技術(shù)遺產(chǎn)？！

等等，蘇聯(lián)時(shí)代能造芯片，還搞過(guò)光刻機(jī)？那為什么今天的芯片世界里，卻幾乎找不到它曾經(jīng)存在過(guò)的影子呢？

大家好，我是差評(píng)君，今天我們來(lái)聊一聊，蘇聯(lián)芯片是怎么消失的？

1962 年 5 月 4 號(hào)，赫魯曉夫走進(jìn)了列寧格勒的一間實(shí)驗(yàn)室。

在這里迎接他的，不是閱兵，不是導(dǎo)彈。

而是一臺(tái)看起來(lái)并不起眼的機(jī)器和兩個(gè)來(lái)自美國(guó)的工程師。

隨著演示開(kāi)始，工程師啟動(dòng)了機(jī)器，在一頓操作后，機(jī)器在紙上緩緩打出了一個(gè)名字：“ 尼基塔.赫魯曉夫 ”。

對(duì)赫魯曉夫這種吃過(guò)見(jiàn)過(guò)的“正球級(jí)”領(lǐng)導(dǎo)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)本身其實(shí)不算什么新鮮玩意兒。

但面前這個(gè)只有文件柜大小的鐵箱子，顯然和他認(rèn)識(shí)里，到處插滿電線，動(dòng)輒占地幾十平米的計(jì)算機(jī)不是一個(gè)次元的產(chǎn)物。

隨后，其中一名工程師又拿出了一臺(tái)只有錢包大小，體積遠(yuǎn)小于當(dāng)時(shí)主流產(chǎn)品的收音機(jī)。

他沒(méi)有解釋，直接把耳機(jī)塞進(jìn)赫魯曉夫的耳朵里。

隨著耳機(jī)里的廣播響起，赫魯曉夫興奮不已，一邊聽(tīng)，一邊不停地追問(wèn)。

眼看赫魯曉夫?qū)Α?燕國(guó)地圖 ”愛(ài)不釋手，陪同參觀的蘇聯(lián)國(guó)家無(wú)線電電子委員會(huì)副主席肖金終于端出了這場(chǎng)表演的主菜。他遞上了一份計(jì)劃：把研究人員、工程師、工廠、設(shè)備，全部集中起來(lái)，建立一座“ 芯片城市 ”。

事實(shí)上，這場(chǎng)演示正是他為此精心設(shè)計(jì)的鴻門宴。而他的目的，就是說(shuō)服蘇聯(lián)高層推廣這兩名美國(guó)工程師帶來(lái)的新技術(shù)——集成電路。

通過(guò)集成電路，工程師可以把多個(gè)晶體管，直接刻在同一塊硅片上，能把電子產(chǎn)品的體積縮小好幾倍。

主管電子產(chǎn)業(yè)的肖金注意到了這種技術(shù)的潛力，他告訴赫魯曉夫，一旦集成電路得到大規(guī)模應(yīng)用，在不久的將來(lái)，別說(shuō)是收音機(jī)，就算是電視都能做成煙盒大小。

從結(jié)果來(lái)看，這次畫餅顯然非常成功。

不久之后，在穗宗的親自推動(dòng)下，后來(lái)被稱為蘇聯(lián)硅谷的“綠城”澤列諾格勒特區(qū)，在距克里姆林宮 25 公里的郊外拔地而起。

并在幾年時(shí)間里，陸續(xù)成立了一大批材料、設(shè)計(jì)、制造等不同領(lǐng)域的工廠、研究院和能容納數(shù)萬(wàn)人的居民區(qū)，以及配套的學(xué)校、圖書館、醫(yī)院。

為了配合綠城的研發(fā)，蘇聯(lián)還在烏克蘭、拉脫維亞、白俄羅斯、哈薩克等地建立起了一套協(xié)同產(chǎn)業(yè)。

據(jù)當(dāng)時(shí)的親歷者回憶，在綠城剛剛建立時(shí)，幾乎沒(méi)有任何系統(tǒng)性的技術(shù)文獻(xiàn)，手頭只有幾張 IBM 芯片的照片。

但在原則本人一路綠燈的傾力支持下，綠城很快集中全國(guó)的資源的從零開(kāi)始一路平推，一步步搞定了設(shè)計(jì)、材料、流程和設(shè)備。

在短短兩年后就推出了薄膜集成電路“伊爾蒂什”，和厚膜的“大使”和“小徑”。

其中，“”被用在了一臺(tái)只有火柴盒大小，重量?jī)H 27g 的微型收音機(jī)Микро上。

并在之后美國(guó)舉辦的無(wú)線電工程師大會(huì)上一炮而紅。

甚至一度被聞著味來(lái)的西方媒體當(dāng)作蘇聯(lián)科技反超的典型案例，反復(fù)在“輸學(xué)”報(bào)道里充當(dāng)定型文。

被爽到的赫魯曉夫，后來(lái)甚至把“Микро”當(dāng)作國(guó)禮，送給了包括埃及總統(tǒng)納賽爾和英國(guó)女王在內(nèi)的許多國(guó)家元首。

而“小徑”則走向了更宏大的舞臺(tái)，成為了專門為太空環(huán)境設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)“氬氣”的核心組件。

并在 1969 年，隨“月球號(hào)”探測(cè)器被送上太空，完成了人類歷史上第一次繞月飛行。

到“蘇攻美守”的 70 年代，這種由綠城帶來(lái)的技術(shù)狂歡更是達(dá)到了巔峰。

按照蘇聯(lián)人自己的說(shuō)法，70 年代末，美國(guó)和蘇聯(lián)在芯片技術(shù)上的代差，已經(jīng)從八年縮小到了兩年，甚至能在一些領(lǐng)域掰掰腕子。

而摩托羅拉的工程師在見(jiàn)到蘇聯(lián)芯片的樣品后，更是感慨它的性能水平已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)產(chǎn)品。

但問(wèn)題是，如果按這個(gè)劇本推進(jìn)，擁有全套產(chǎn)業(yè)鏈，還一度“超英趕美”的蘇聯(lián)芯片產(chǎn)業(yè)，為什么幾乎沒(méi)有存在感，繼承了遺產(chǎn)的俄羅斯，更是直到今天也造不出什么像樣的芯片呢？

事實(shí)上，如果把鏡頭從蘇聯(lián)切換到冷戰(zhàn)的另一極，美國(guó)，我們就會(huì)聽(tīng)到另一個(gè)版本的綠城故事。

1963 年，一位名叫阿納托利·特魯特科的蘇聯(lián)半導(dǎo)體工程師，作為交換生搬進(jìn)了斯坦福大學(xué)的克羅瑟斯紀(jì)念館宿舍。

作為冷戰(zhàn)中極少數(shù)能夠進(jìn)入美國(guó)高校的蘇聯(lián)人，阿納托利幾乎把所有時(shí)間都用在了學(xué)習(xí)上。

在同學(xué)們的眼里，他的生活和其他的學(xué)生沒(méi)什么不同，每天就是上課，睡覺(jué)，做實(shí)驗(yàn)。

如果非要說(shuō)有什么特別的地方，也就是喜歡聽(tīng)講座。

尤其是和半導(dǎo)體有關(guān)的演講，幾乎場(chǎng)場(chǎng)不落。

有一次，在諾獎(jiǎng)得主威廉·肖克利的講座結(jié)束后，他還拿出了一本肖克利編的教材《半導(dǎo)體中的電子和空穴》找他簽名。

肖克利雖然口頭上抱怨蘇聯(lián)白嫖，把這本書翻成俄語(yǔ)出版還不給錢，但還是給這個(gè)難得的蘇聯(lián)粉絲寫了一句話：“致蘇聯(lián)朋友阿納托利。”

但他可能不知道是，面前的這位“蘇聯(lián)朋友”在盧比揚(yáng)卡的檔案里，還有另一個(gè)身份：克格勃 T 局特工。

所謂 T 局，是克格勃為了繞開(kāi)西方的科技封鎖成立的一個(gè)特殊部門，不同于刀口舔血的同事們，T 局的主要工作是收集國(guó)外，尤其是美國(guó)的尖端科技情報(bào)。

這些特工不僅為蘇聯(lián)帶回了包括英特爾、摩托羅拉、德州儀器在內(nèi)的幾十種芯片。后來(lái)甚至還搞來(lái)了 IBM 的全套設(shè)計(jì)圖紙和操作系統(tǒng)源代碼。

按照末代克格勃主席弗拉基米爾·克留奇科夫的說(shuō)法，從七十年代到蘇聯(lián)解體，這些特工至少給蘇聯(lián)帶來(lái)了價(jià)值數(shù)百億美元的技術(shù)情報(bào)。

通過(guò) T 局，美國(guó)和歐洲最新的芯片和技術(shù)資料，被源源不斷地送到蘇聯(lián)，再被分發(fā)到各個(gè)研究所和工廠進(jìn)行逆向工程。

而綠城，則是其中最大的“逆向中心”。

換句話說(shuō)，蘇聯(lián)硅谷的崛起其實(shí)是把“抄”做到了極致。

雖然“小徑”和“大使”確實(shí)都是綠城的原創(chuàng)。但對(duì)綠城戶口的芯片來(lái)說(shuō)，更普遍的情況還是多少沾點(diǎn)美國(guó)血統(tǒng)。

一份來(lái)自 CIA 1989 年的報(bào)告顯示，當(dāng)時(shí)已知的蘇聯(lián)芯片中有至少有三分之一到一半都是英特爾、摩托羅拉這些美國(guó)公司芯片的“盜版”。

當(dāng)然，對(duì)綠城來(lái)說(shuō)，這也是沒(méi)辦法的辦法。

在集成電路出現(xiàn)之前，蘇聯(lián)在電子技術(shù)路線上押注的一直是電子管而非晶體管。

在他們的設(shè)想里，未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)是要互扔核彈的。

晶體管雖然體積小，但一旦遇到核爆帶來(lái)的電磁脈沖干擾，很可能當(dāng)場(chǎng)宕機(jī)。

而相比之下，雖然體積更大但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、皮實(shí)耐造的電子管，反而更值得信賴。

然而，集成電路的出現(xiàn)，給晶體管的體積按了個(gè)“無(wú)限縮小鍵”。

當(dāng)成百上千個(gè)晶體管可以被刻進(jìn)一塊指甲蓋大小的硅片里時(shí)，基本宣告了電子管路線的死刑。

在綠城建立的 1963 年，西方已經(jīng)有相對(duì)比較成熟的集成電路工業(yè)，而剛起步的蘇聯(lián)，既沒(méi)有工藝，也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，甚至沒(méi)有像樣的技術(shù)資料。

相當(dāng)于別人跑一半了，你還在新手村，連教程都沒(méi)解鎖。

你讓他從零開(kāi)始，一步步把整條產(chǎn)業(yè)鏈“手搓”出來(lái)，那不叫追趕，那叫重開(kāi)一遍人類科技樹。

與其說(shuō)蘇聯(lián)選擇了“抄”，不如說(shuō)，在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)他們唯一能做的只有抄。

但這種“高效”的復(fù)制戰(zhàn)略，在快速攢出芯片的同時(shí)，也種下了惡果。

首先，復(fù)制戰(zhàn)略把蘇聯(lián)的芯片研究焊死在了美國(guó)技術(shù)路線的尾氣里。

特工把情報(bào)帶回蘇聯(lián)，再加上工程師拆解、分析、逆向，這一整套折騰下來(lái)，少說(shuō)也得一兩年。

克格勃和綠城的工程師動(dòng)作再快，也不可能快得過(guò)美國(guó)自己。

當(dāng)綠城的工程師還在理解上一代產(chǎn)品的時(shí)候，美國(guó)可能已經(jīng)在研究下一代了。

隨著芯片變得越來(lái)越復(fù)雜，這個(gè)時(shí)間差也越拉越大。

而且，就算就抄，蘇聯(lián)其實(shí)也沒(méi)有真正抄明白。

在某些特定場(chǎng)景下，蘇聯(lián)確實(shí)能做到接近美國(guó)的工藝。

但問(wèn)題是，這是生產(chǎn)能力的上限，而不是下限。

在 CIA 的報(bào)告中顯示，盡管蘇聯(lián)在 1984 年就實(shí)現(xiàn)了 64K 存儲(chǔ)器的滿負(fù)荷生產(chǎn)，但器件良率仍遠(yuǎn)低于 10%，而美國(guó)的普遍良率則在 60%-70% 左右。

生產(chǎn)工藝的落后，使蘇聯(lián)長(zhǎng)期處于能造出芯片，但無(wú)法大規(guī)模量產(chǎn)的困境里。

按照這個(gè)算法，美蘇芯片制造能力的差距，實(shí)際上不僅沒(méi)有縮小，反而是在越拉越大。

1990 年，美國(guó)的計(jì)算機(jī)年產(chǎn)量早已穩(wěn)定在百萬(wàn)級(jí)別，而蘇聯(lián)最大的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)基地之一庫(kù)爾斯克工廠，一年的產(chǎn)能只有 3500 臺(tái)。

連軍方需求都喂不飽，更別提科研和民用了。

之所以會(huì)這樣，是因?yàn)樘K聯(lián)的微電子體系，從一開(kāi)始就是為軍工服務(wù)的。

對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，芯片是要賣錢的。

成本、良率、穩(wěn)定性，每一項(xiàng)都是生死線。

但對(duì)軍方來(lái)說(shuō)，變量才是不可接受的。

原創(chuàng)，意味著長(zhǎng)周期和失敗的風(fēng)險(xiǎn)，反而不如復(fù)制穩(wěn)定高效。

一顆芯片，只要能完成任務(wù)，就是合格的，至于它是自研的，還是“借鑒”的，是 90% 良率，還是 10% 并沒(méi)有那么重要。甚至抄一顆芯片，比做一顆芯片還要更快，效果更好。

多產(chǎn)一些芯片，再?gòu)倪@些芯片里挑出合格品，比改進(jìn)生產(chǎn)工藝更確定，也更能滿足甲方的要求。

在綠城的最大支持者赫魯曉夫被政變推翻后，失去耐心的軍方更是直接掐死了幾乎所有原創(chuàng)研究。逼著綠城把全部的產(chǎn)能都投入到復(fù)刻美國(guó)芯片里。

綠城的任務(wù)，徹底從追上美國(guó)的技術(shù)水平，變成了批量復(fù)制和美國(guó)一模一樣的芯片。

但仿制和自主生產(chǎn)，并不完全一回事。

把一顆芯片拆開(kāi)，對(duì)著版圖一層層“描紅”，和完整走一遍流程，完全是兩件事。

很多關(guān)鍵技能，像是 EDA 軟件、良率控制、工程管理，靠抄是點(diǎn)不出來(lái)的。

于是，蘇聯(lián)的芯片工業(yè)，始終被卡在能臨摹，但很難自己搞的尷尬位置。

一個(gè)典型的例子，就是 Intel 80286。

從技術(shù)上講，這并不是一顆多復(fù)雜的芯片。總共也就 13 萬(wàn)個(gè)門電路。

以蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的制造能力，理論上應(yīng)該可以做出這個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品。

但由于 EDA 軟件的落后，綠城的工程師只能把原版芯片一層層剖開(kāi)，對(duì)著每一層電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行“像素級(jí)復(fù)刻”。

結(jié)果就是，從 80 年代初開(kāi)始仿制，一直拖到 1991 年蘇聯(lián)解體，這顆并不算先進(jìn)的芯片，始終沒(méi)能真正裝上蘇聯(lián)自己的計(jì)算機(jī)。

“軍工式”的 KPI 和對(duì)復(fù)制戰(zhàn)略的依賴，最終變成了整個(gè)蘇聯(lián)芯片行業(yè)的“技術(shù)自殺”。

更糟糕的是，綠城的“成功”，也在像黑洞一樣不斷吸走整個(gè)蘇聯(lián)微電子體系的資源。

在那個(gè)年代，全蘇聯(lián)的工程師幾乎都清楚一件事——想要更好的設(shè)備、更高的待遇，就得去綠城。

于是，各地研究所的人才，一批批的向莫斯科集中。

這些人才的流失，進(jìn)一步干擾了蘇聯(lián)本就為數(shù)不多的原創(chuàng)研究。

白俄羅斯的“普爾薩爾”研究所，就曾經(jīng)在光刻相關(guān)的磷擴(kuò)散工藝上搞出過(guò)一些原創(chuàng)突破，并用這種方法在綠城成功制造了樣本。

但隨著人員的流失，實(shí)驗(yàn)室被并入綠城，相關(guān)的研究也在不久之后被擱置。

結(jié)果就是，那些真正原創(chuàng)的技術(shù)路線，被一條條放棄；而“對(duì)標(biāo)—復(fù)刻—量產(chǎn)”的路徑，則被不斷強(qiáng)化。

到最后，整個(gè)體系逐漸形成了一種慣性，沒(méi)有人再愿意為創(chuàng)新承擔(dān)代價(jià)。

而隨著蘇聯(lián)解體，不管是俄羅斯、白俄羅斯，還是其他前加盟共和國(guó)都迅速失去了繼續(xù)投入的理由。

自己造，不劃算，繼續(xù)抄，更不劃算。

直接進(jìn)口芯片，哪怕買的是 落后一代的產(chǎn)品，也比自己做的更好用、更便宜。

直到后來(lái)，俄羅斯再次面臨外部封鎖，才不得不把這些幾乎被遺忘的技術(shù)重新翻出來(lái)。

在差評(píng)君看來(lái)，蘇聯(lián)的芯片產(chǎn)業(yè)，實(shí)際上是輸在了一整套看似“正確”的選擇。

每一個(gè)選擇單獨(dú)看，都似乎沒(méi)有問(wèn)題。抄，是為了追趕；軍工優(yōu)先，是為了生存；集中資源，是為了效率。

但當(dāng)這些選擇疊加在一起，它們卻指向了同一個(gè)結(jié)果：

一個(gè)擅長(zhǎng)復(fù)制， 卻無(wú)法創(chuàng)造的體系。

它似乎許諾了一個(gè)看似足夠美好的未來(lái)，卻從未真正相信自己是這個(gè)未來(lái)的主人。

最終，隨著紅色巨人的解體，變成了歷史故紙堆中被人逐漸遺忘的只言片語(yǔ)。

編導(dǎo)：吉吉

編輯：楊子&蛋布利多&小鑫鑫

后期：小楊&錘子&十一&上進(jìn)&胡尼

美編：煥妍&萱萱

圖片、資料來(lái)源：

Russia completes development of 30-year-old outdated lithography tool Tom's HARDWARE

The Soviet Microelectronics Industry: Hitting a Technology Barrier CIA

Soviet Progress in the Production of Integrated Circuits CIA

Soviet Microelectronics:Impact of Western Technology Acquisitions CIA

Engineering Communism HOW TWO AMERICANS SPIED FOR STALIN AND FOUNDED THE SOVIET SILICON VALLEY STEVEN T. USDIN

The history of Russian lithography machines EASELINK ELECTRONICS

Soviet’s First Planar Integrated Circuits THE CPUSHACK museum

The mysterious electronic module and the first Soviet integrated circuits RAFAL BARTOSZAK ELECTONICS

Computers in the USSR: A story of missed opportunities.

電子鴻溝——關(guān)于國(guó)產(chǎn)個(gè)人電子計(jì)算機(jī)批量生產(chǎn)的思考 消息報(bào)（蘇）

Зеленоград 維基百科

List of Soviet microprocessors Wikipedia

蘇聯(lián) / 俄羅斯軍用電子元器件發(fā)展歷程及啟示 王祖文 李耐和 賈鯤鵬 董倩

俄羅斯的光刻機(jī)往事 半導(dǎo)體行業(yè)觀察

《芯片戰(zhàn)爭(zhēng)：爭(zhēng)奪世界最關(guān)鍵技術(shù)的戰(zhàn)斗》 米勒.克里斯

Computers in the USSR: A story of missed opportunities RUSSIA BEYOND

Zelenograd: The Soviet Union’s Ill-fated Attempt to Replicate Silicon Valley Medium

Аспекты поддержки работ по ЕС-ЭВМ службами Технической разведки ГДР 俄羅斯虛擬計(jì)算機(jī)博物館

История отечественной вычислительной техники 俄羅斯虛擬計(jì)算機(jī)博物館

A Chip in the Curtain: Computer Technology in the Soviet Union DA Wellman

ЗЕЛЕНОГРАДСКИЙ ЦЕНТР МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ:СОЗДАНИЕ, РАСЦВЕТ, ЗАКАТ ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ

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Бортовые ЭВМ комплекса “Аргон” 俄羅斯虛擬計(jì)算機(jī)博物館

КБТЭМ ПЛАНАР官網(wǎng)

ИННОВАЦИИ В ПРИКЛАДНОЙ РАДИОТЕХНИКЕ 白俄羅斯國(guó)家科學(xué)院