中国第一台百万次集成电路电子计算机
中国第一台百万次集成电路电子计算机

  1973年8月26日,从北京大学、北京有线电厂和燃化部等单位传出一个令全国惊喜的消息,他们联合研制的中国第一台每秒钟运算一百万次的集成电路电子计算机试制成功了。这是当代中国科技发展史上的一项重大成果,堪称中国电子计算机发展史上的一个里程碑。当年8月号《新华月报》对此做了报道。

中国计算机发展的道路

前言

   一年前,本人搜集了一些资料,以《科学的春天——中国计算机发 展历程》为题张贴在互联网上。这些资料证明:中国的计算机事业在那时代曾经 取得了巨大发展。但是,由于受当时所掌握材料的限制,文章存在着不少缺陷, 例如,没有注意和国外同时代的计算机发展水平进行横向对比,特别是,文章没 有分析在毛去世后,中国计算机事业衰落的原因。从网上的一些回复看,确实有 些人钻了这个空子,把这个责任归罪于他,继续造谣诬蔑。            上世纪六七十年代,在西方资本主义国家发生了“第三次技术革命 ”或“信息技术革命”,其影响持续至今。这一时期中国恰好又发生了W.G,于是 有很多诬蔑那个时代的文章说:中国正处于内乱,耽误了宝贵的机遇。例如,在 那本被吹捧为科技史权威,由老自由化分子许良英主编的《20世纪科学技术简史 》[文献1]中,对中国在那个时代研制计算机的历史,除了嘲讽之外没有一句正 面描述。除此之外,我也看到很多不错的专著和文章,由于对历史不了解,加上 受一些错误宣传的长期影响,在介绍和分析中国研制计算机这段历史的时候,也 不够全面和客观。

  鉴于此,我认为有必要对中国计算机发展历史做一个全面的介绍, 澄清那些强加给那个时代的不实之词,还事实本来面目。

   中国电子计算机的科研、生产和应用是从上世纪五十年代中后期开始的。 1956年,周总理亲自主持制定的《十二年科学技术发展规划》中,就把计算机列 为发展科学技术的重点之一,并筹建了中国第一个计算技术研究所。

  我们知道,以逻辑电路器件作为标志,到目前为止的电子计算机可 以分为四代。(此外还有“第五代”即人工智能计算机和“第六代”即生物计算 机的说法,但至今尚未成熟,本文不涉及。)每一代计算机,都比前一代更小、 更快,技术工艺要求更高,价钱也更便宜。中国科学家研制从第一代到第四代计 算机的工作,几乎贯穿于整个毛时代。   

   第一代计算机采用电子管。美国研制出第一代计算机用了4年(1943 -1946,标志:宾夕法尼亚大学莫尔学院的ENIAC),而中国通过学习苏联的技术 ,仅用3年就完成了(1956-1958,标志:中科院计算所的103机),并生产了50 台左右[文献2]。     

 第二代计算机采用晶体管。美国从第一代计算机进入第二代计算机 花了9年时间(1946-1954,标志:贝尔实验室的TRADIC),中国用了7年(1958 -1964,标志:哈尔滨军事工程学院,即国防科技大学前身的441B机),生产了 约200台[文献2]。          

  第三代计算机采用中、小规模集成电路。这段发展过程美国用了11 年(1954-1964,标志:IBM公司的IBM360),中国用了7年时间(1964-1970, 标志:中科院计算所的小规模集成电路通用数字电子计算机“111机”[文献3] )。我国研制的第三代计算机品种非常多。例如,北京大学、北京有线电厂和燃 化部等单位联合研制的150机于1973年完成;借鉴美国IBM公司16位小型机技术的 DJS-100机也于该年(1973)研制成功,它的硬件为自行设计,软件兼容;1976 年11月,中国科学院计算所研制成功1000万次大型电子计算机“013机”;等等。 这里不再一一介绍。          

  这一时期的1973年1月,四机部召开了电子计算机首次专业会议(即 7301会议),总结了60年代我国在计算机研制中的经验和教训,决定放弃单纯追 求提高运算速度的技术政策,确定了发展系列机的方针,提出联合研制小、中、 大三个系列计算机的任务,以中小型机为主,着力普及和运用[文献4]。从此, 中国计算机工业开始有了政策性指导,重点研究开发国际先进机型的兼容机、研 制汉字信息处理系统和发展微机[文献5]。          

  第四代计算机采用大规模和超大规模集成电路,今天的计算机都属 于第四代计算机。这个过程美国用了9年(1964-1972,标志:美国国防部高级研 究规划署与伊利诺斯大学联合研制的ILLIAC-IV),中国用了8年(1970-1977, 标志:航天部陕西骊山微电子公司的77型机)。77型机是中国第一台自行设计研 制的,采用大规模集成电路的16位微型计算机[文献6]。另外,参照美国Intel 8008机型的国产DJS-050微机,也于该年(1977)由清华大学等单位仿制成功并 通过鉴定[文献5]。     通过以上数据可以看到,中国计算机事业的起步比美国晚了13年, 但是经过毛时代老一辈科学家的艰苦努力,中国与美国的差距不是某些人所歪曲 的“被拉大了”,而是缩小了,从12年缩小到10年,再缩小到6年。到毛离开我们 之后不久,中国的计算机水平仅比美国落后5年。  

  毛时代,是中国计算机奔跑的时代! 

二、中国在毛时代掌握了大规模集成电路制造技术          

  制造第四代计算机的基础部件是大规模集成电路。有人认为毛时代 的中国不能制造大规模集成电路,成为导致计算机事业后来出现停滞的主要原因 。这种说法是完全没有根据的。          

  1965年,中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生,仅比美国晚 了5年。在此后的岁月里,尽管国外对我国进行技术封锁,但这一领域的广大科研 工作者和工人阶级,发扬自力更生和艰苦奋斗的精神,依靠自己的力量建起了中 国早期的半导体工业,掌握了从拉单晶、设备制造,再到集成电路制造全过程, 积累了大量的人才和丰富的知识,相继研制并生产了DTL、TTL、ECL等各种类型的 中小规模双极型数字逻辑电路,支持了国内计算机行业。当时具备这种能力的国 家除中国外,只有美国、日本和苏联[文献7]。          

  中国从小规模集成电路经过中规模集成电路,再发展到大规模集成 电路,仅用了7年时间,这以1972年四川永川半导体研究所(现电子工业部24所) 研制成功的我国第一块PMOS型大规模集成电路为标志,而美国用了8年。也就是说 ,到文革中期,我们在制造大规模集成电路上与国外的差距缩短到4年。         

  这一时期,由于受国内外微电子业迅速发展的影响,加上集成电路 的利润丰厚,国内出现一股电子热潮,全国建设了四十多家集成电路工厂,为以 后进行大规模集成电路的研究和生产提供了工业基础。            通过对比会发现,美、日等国的大规模集成电路从实验阶段到定型 ,再到批量工业生产,通常用4、5年时间。到我国第一块大规模集成电路诞生的 时候,这些国家已先后进入大规模集成电路的规模生产阶段。参照这个速度,可 以预计,我国到70年代中期就可以实现大规模集成电路的批量生产,即使考虑到 国外封锁和工业基础薄弱等不利因素,也不会晚于70年代末,这已经被历史所证 实。某些人说什么“W..G耽误了大规模集成电路的工业生产”,是站不住脚的。           在此之后,我国在大规模集成电路工业方面坚持两条腿走路。一方 面依靠自己的力量,继续加强大规模集成电路的研制和生产工作。1975年,上海 无线电十四厂又成功开发出当时属国内最高水平的1024位移位存储器,集成度达 8820个元器件[文献8],达到国外同期水平。另一方面,在那个据说是“闭关锁 国”的时期,我国通过购买国外单台设备,自己组建了三条生产线,以缓解国内 制造计算机的迫切需要。          

   当然,在这一时期也存在着一些问题。一是科研与生产联系得不够 紧密,一些科研成果未能及时转化为商品。二是生产线过多,国家投资分散,没 有发挥计划经济的优势,一些地方难以形成规模生产效应。[文献9]          

  即便如此,到上世纪70年代末,我国又陆续研制出256和1024位ECL 高速随机存储器,后者达到国际同期的先进水平;可以生产NMOS 256位和4096位 、PMOS 1024位随机存储器;掌握了对于大规模集成电路制造起着重要作用的无显 影光刻技术,可用于制造分子束外延设备[文献10];中科院上海冶金所还独立 发展了制造集成电路所需要的离子注入机,并出口到日本[文献7]。          

  毛时代给我们的微电子业留下了一笔丰厚的家底。 三、中国计算机事业在毛泽东时代之后的短暂辉煌     

  从文革结束到80年代初的这段时期,我国科研队伍基本上继承了毛 泽东时代的传统,在坚持自力更生的同时,还积极引进先进技术、进口成套件或 关键件的组装,并积极开展引进技术本土化的工作,在计算机事业和大规模集成 电路制造方面继续取得一系列成就。但是在这一时期,也存在一些失误。          

  在1977年4月的全国微型机专业会议上,确定了中国微机今后的发展 方向为参照Intel 8008的DJS-050系列五个机型,以及参照Motorola 6800的DJS -060系列四个机型。这两大系列的样机于1980年前后陆续研制成功。[文献5]            在1979年11月陕西的微型机交流会上,参展的国产微型机有六十多 个品种,包括我国当时速度最快、外部设备最齐全的微型机DJS-061-1。[文献 10]          

  1982年,参考DG公司NOVA 16位小型计算机,采用国产中大规模集成 电路的DJS-153小型计算机研制成功。同时,与NOVA-3机兼容的DJS-185机也由 上海电子计算机厂完成。[文献2]         

   1983年,中国国防科技大学自行设计的“银河I”巨型计算机通过鉴 定。它是一个每秒向量运算1亿次的巨型计算机系统。成为我国第四代计算机中的 巨型机代表机型。         

   同年,南京的734厂研制成功紫金1号,这是美国苹果公司的仿制机 ;装有中文操作系统CCDOS的16位长城0520-A诞生;浪潮公司通过采用英特尔 8088芯片,以进口元散件为主,组装的0520微机在济南诞生。          

  在大规模集成电路制造方面,截止到1983年,16K MOS动态存储器研 制成功,8位机用大规模集成电路品种基本配套,4K MOS静态存储器进入小批量生 产,高性能4位处理机集成电路批量生产,电子器件工业总公司研制成功6800八位 微处理器(仿制美国Motorola公司1974年推出的6800),甘肃天光电工厂生产出 64位、256位、1024位双极型ECL存储器,上海无线电十四厂生产出CMOS大规模集 成电路(1981年),等。另外,超大规模集成电路的关键设备研制工作也取得一 定的进展,不少基础材料基本达到生产要求。[文献11]          

  值得一提的是,上海元件五厂和上海无线电十四厂于1979年研制成 功单片8080八位微处理器[文献8]。8080为美国Intel公司1974年的产品,西德 仿制出该类产品是在1980年10月(Siemens SAB 8080 A-C),苏联是在1986年( Eastern Bloc 8080 KP580BM80A)。这标志着我们此时与美国的差距只有5年。          

  这个时期,国际计算机行业出现两个新的变化。一是美国IBM公司于 1981年推出了个人计算机(PC),从此计算机开始进入家庭。第二个变化是微处 理器(CPU)的研发成为一个专门的行业。PC机的出现得益于CPU的价格不断下降 和速度不断提高。PC机出现后,国外一些从事计算机研制的科研人员逐渐独立出 来,专门从事CPU设计。          

  我国及时注意到了第一个发展趋势。1983年2月召开的全国计算机协 调工作会议上,把生产IBM PC兼容机定为发展方向,提出“照着IBM的PC做”。所 谓“照着IBM的PC做”,并不是现在电脑市场上的攒机,实际上当时没有任何设计 图纸可供参考,完全靠自己摸索。但是对第二个变化,我国没有注意,虽然此时 已经可以仿造出8080、6800等CPU芯片,没能及时将CPU的研究独立出来,专门培 养,这为日后中国微机的发展埋下了隐患。         

   在对待技术引进和发展高端计算机方面,当时也存在着一些问题。 以“银河I”巨型计算机为例,这项工程耗费1亿元人民币,由于片面追求国际最 先进技术,忽视了国内相关部门的协调、促进和合作,硬件大量从国外购买,没 有使我国的整体技术取得任何实质性的进步。此时国内一些具有实力的集成电路 科研和生产单位,由于得不到足够的经费进行技术开发和设备改进,生产的计算 机硬件没有得到一展身手的机会。这样,国际上早在1978年就已经开始出现了超 大规模集成电路,而我国却在迈向超大规模集成电路的路途中慢了下来。 四、决策上昏招叠出,中国的计算机业进入严冬         

   84年,邓在上海说:“计算机普及要从娃娃抓起。”也是在这一年 ,邓访问美国。这一年成为中美关系史上的一个转折点,也为我国的大量技术引 进提供了机遇。在大量进口汽车、彩电、冰箱生产线的同时,各科研、制造单位 和大专院校大量引进半导体器件生产线。从1984年到“七五”末期,先后共引进 33条集成电路生产线。由于当时“巴统”的禁运政策,引进设备基本上都是国外 已淘汰的[文献12]。        

    虽然引进技术会受制于人,容易造成“引进一代,落后一代”的被 动状态,但是如果我们能够坚持过去的方针,用已有的技术力量实现引进技术的 本土化,中国的集成电路产业迈上一个新的台阶仍然是有希望的,同时这也会对 中国的计算机工业的进一步发展起到促进作用。日本、韩国就是成功的例子。但 是,从80年代中期开始,我们的计算机和半导体电子器件工业的发展模式从过去 的“创新为主,引进为辅”和重视基础研究,转变为单纯的引进,放弃了在通用 电路方面的追赶[文献12]。这种对改革开放的片面理解,造成了极为严重的后 果。         

   首先,我国自废武功,停止了半导体研发计划,天真地幻想依靠市 场能自动生成和换取技术。[文献13]         第二,一味地强调技术引进,促使集成电路企业急功近利,很少有 明确的消化吸收方案,最后都亏本了,引进的33条集成电路生产线绝大多数没有 发挥作用。[文献12]         

  第三,对洋技术、洋理论的无限美化,使国内出现了一种崇洋媚外 的风气,国产技术被贬为垃圾,科研单位和企业生存面临困境。在生存压力和崇 洋媚外风气的双重影响下,原有的计算机和微电子科研队伍流失严重,很多科技 人员流到国外。[文献9]            在这个阶段,虽然我国也仿制或研制出了几种机型,如1984年的 2780机,1985年的银河超级小型机,1986年的HN-2730超级小型机,1987年的太 极2220[文献5],但由于缺乏微电子工业的支持,加上国家战略决策的失误,与 国外产品的差距略有拉大。例如,2780机比DEC公司的原始机型VAX-II/780 32 位小型机落后6年,太极2220比DEC公司的原始机型MicroVAX也落后6年。特别需要 指出的是,这些计算机的主要硬件完全依靠进口,我国这个时候单凭自己的技术 已经很难生产出一台计算机了。             

  4 评论    这一时期又出现两个极其错误的政策,给我们的计算机业和半导体 集成电路业雪上加霜。            1984年,当时的国务院总理赵*紫*阳听信一些智囊和洋专家的建议 ,未经科学论证,在违反民主集中制组织原则的情况下贸然实行“拨改贷”,从 过去国家向企业拨款作为流动资金和设备更新改造基金,改为银行向企业贷款, 企业不仅要偿还银行贷款,还要付高额利息。而政府不仅不投一分钱,反而像从 前一样抽走企业的大部分收入。这样一来把大部分国营企业搞亏损了,为以后的 “产权”改革和公开搞私有化提供了口实。然而,“拨改贷”至今没有被政府公 开否定,赵*紫*阳的错误也一直没有得到清算。         

   正是由于“拨改贷”,使得我国当时的集成电路工业遭到严重打击 ,企业只能忙于解决生存问题,没有精力和经费去消化引进技术和开发新产品。 这就是企业急功近利的根源。当时曾有一些专家警告说:“计算机工业投资不足 ,资金分散的问题仍然没有很好解决”[文献14],但始终没有引起重视。        

    另外一个失误,是当时的决策者在进入了“科学的春天”后,并没 有真正重视科学技术。            国际上,通常把科技经费中用于研究和开发的部分占国内生产总值 的比例,称作“R&G/GDP”,用来衡量一个国家的科技水平,以及这个国家对科 技的重视程度。在整个毛泽东时代,我国用于科技研发的经费占国民生产总值的 比例,平均在1.28%,达到当时几个初等发达国家的平均水平(如意大利、西班 牙)。到了毛泽东时代后期,随着我国经济实力的不断增强,这个指标增加到 2.32%,达到同期几个最发达国家英、法、西德的水平,仅比当时的美国、日本 低一些(美国长期为2.8-3.0%,日本70年代以前1.6%,进入70年代后与美国接 近)[文献15,16]。这个数字如果拿到今天,甚至比2003年全世界发达国家的 平均值2.2%还要高[文献17],可见毛泽东时代对科学技术的重视程度。有些人 指责文革时期或者毛泽东本人不重视科学技术,完全是睁眼说瞎话。          

  进入上世纪70时年代以后,特别是到了80年代,由于电子、计算机 等新兴产业的兴起,世界各主要发达国家和新兴发达国家的政府、企业等部门纷 纷增加对研发经费的投入。这个时候,如果我国对科学技术有起码的重视,把“ 科学技术是第一生产力”真正落到实处,即使我们能保持毛泽东时代后期那个据 说是“不重视科学技术”、“国民经济到了崩溃边缘”时期的2.3%的水平,中国 的微电子业和计算机业的情况也会好很多。但是从80年代开始,我们的决策者却 把R&G/GDP大幅度往下砍,到了80年代中期,全社会对研发经费投入的R&G/ GDP值不到0.7%。1984年以后由于“拨改贷”造成了的困境,使企业基本无力进 行研发投资,R&G/GDP骤然降到0.6%以下[文献16]。         

   由于研发经费缩水,我国70年代末至80年代初自主研制的计算机项 目,与集成电路和半导体研发一起,都以“没钱”为由停掉了。这些科研队伍解 散后,除了出国的以外,有的下海经商,有的回高校教书,更有甚者竟然被调去 看机房。          

 这一时期,我国的半导体领域从争相引进、无所建树到人财两空, 以致到后来谁都说“半导体不是好玩的”,“几十亿扔进去听不到响”,“上头 一听半导体就头大”[文献12]。由于失去了基础,我国此时的计算机工业,只 能靠0520等旧机型、千元的中华学习机、长城286等组装PC机维持。 五、一错再错,中国的计算机业被彻底剿灭           

 进入90年代,我国仍然延续了研发经费的低投入,除了1993年之前 的几年受国际封锁的影响有了点紧迫感,R&D/GDP略微超过0.70%以外,90年代 中期再次回到80年代的水平,其中1995和1996连续两年下跌到0.60%[文献18] 。    

  1989年中美关系的蜜月期结束,美国政府严格限制对中国出口高性 能计算机,除了要付出高额的采购费用外,还要把服务器放在一个透明的玻璃房 子中,由洋人监控,以防止用于其他目的。中国因技不如人而饱受屈辱的情形可 想而知。痛定思痛,国人自主研发高性能计算机的激情终于被唤醒。            1993年,具有标志性意义的曙光一号诞生;1995年曙光1000诞生, 它与美国Intel公司1990年产品的技术相近,标志着我国高性能计算机与国外的差 距缩小到5年左右;1997年国防科大研制成功银河-III百亿次并行巨型计算机系 统,系统综合技术达到90年代中期国际先进水平[文献4]。然而,由于国内微电 子业近十年的技术停滞,这些高性能计算机没有实现完全国产化,技术上仍然受 制于人。例如,曙光一号采用美国Motorola公司1989年底推出的M88100商业微处 理器,操作系统移植了美国IBM公司的AT&T UNIX。后来的国产计算机,也都没有 “中国芯”。            尽管如此,我国的高性能计算机与国外的差距并没有被拉得太大。 这要感谢国外对高性能计算机技术的封锁,使我国不能买到相关技术,不得不自 行研究。相比之下,我国的微机业由于没有遭到封锁,在“造船不如买船”的洋 奴哲学指导下,日子反而不好过了。     

   1990年,中国大幅降低了关税、取消了计算机产品进出口批文、开 放了国内微机市场。顷刻间,国外的286、386电脑如潮水般涌入,长城、浪潮、 联想等国内公司溃不成军;1991年由英特尔和AMD掀起的“黑色降价风暴”,更是 让中国计算机产业雪上加霜。由于绝大多数整机企业积压了高价买进的芯片,从 而背上巨额亏损的包袱,一家家整机厂商前赴后继般悲壮地倒在了血雨腥风之中 。长城、浪潮和联想也都元气大伤;1992年,国家实施控购,进一步使中国PC整 机制造业进入发展的低潮[文献19]。此后,国内的计算机企业只能从事低附加 值的微机组装。相比之下,同样是面对外国计算机企业的竞争,由于日本非常注 意对本国企业的保护,规定进入日本市场的微机必须支持日语环境,从而使美国 微机难以进入日本市场。

  在微电子集成电路方面,国内企业继80年代中后期陆续亏损后,90 年代纷纷倒闭,国内集成电路工业逐步变为三资企业为主的局面。据专家估计, 到上世纪90年代末,我国微电子科技水平与国外的差距至少是10年[文献20]。         其实我们还可以假设一下,即使没有80年代和90年代初期的一系列 失误,即使我国的计算机和集成电路技术能做到世界一流水平,到90年代中后期 ,这些工业也会被龙永图这类败家子们卖掉,成为他们与国际接轨的政绩。这样 看来,中国计算机业的提前死亡,死得干净,没有落得个“苦恨年年压金线,为 他人做嫁衣裳”的结局,从某种意义上说也是一件好事。