研发CPU和原子弹哪个更难?

恒o_O心


这个问题,没有一个答到点子上的,什么叫都难?什么叫都不难?正确的答案是,研发CPU比研发原子弹难多了。

我国在1958年提出原子弹计划,1964年10月16日15时,第一颗原子弹爆炸成功,耗时6年。

国产CPU中,比较有代表性的是龙芯,2001年由中科院计算机所成立课题组研制,花了16年时间,在2017年发布龙芯3号。但是在微结构上的差距,龙芯基本只达到英特尔和AMD性能的35%左右。

性能差距如此大,耗费时间如此长,但龙芯还不是完全自主的CPU。龙芯是花钱买了MIPS公司的结构授权,在此基础上实现自主研发创新。

中国的原子弹制造水平和美国的差距不会有CPU这么大吧。

另外,世界上核武国家有:美国、英国、俄罗斯、法国、中国、印度、巴基斯坦、以色列等,还有南非、阿根廷、巴西等弃核国家。有能力生产原子弹的国家大概有十四五家。

而世界上有能力设计生产电脑CPU的国家仅有美国、中国(包括台湾省),有能力设计生产手机SOC芯片的国家数量会在中国、美国的基础上增加韩国。

3:14,小学生都能看出来,研发CPU比原子弹难多了。

国产CPU的现状:没有完全自主研发设计的

抛开制造不谈,如果追根溯源,国产CPU的设计大致有一下几种:

  • 破解、打磨别人的CPU,典型的如汉芯,大家可自行网络搜索;

  • 获得别人授权,在此基础上加入自己的设计,典型如华为海思,获得ARM授权后,再自行设计。苹果、三星、高通和联发科也是如此,但苹果、高通的二次”魔改“能力要高一些,所以A系列芯片和骁龙芯片是很好的手机SOC芯片,它们俩掐架时,别人就是看的份。

  • 直接买全套方案,代表有超算太湖之光用的申威系列CPU。

  • 购买结构授权,再从上到下自主设计,比如龙芯CPU,虽然不是完全自主研发设计,但绝大部分是自己的东西;

可以看出,国产CPU真的不容易。

现在,回到下一个问题:为什么完全自主研发CPU比原子弹难?

第一难:构建市场生态难

原子弹的买家是政府,要求比较简单:别人有的我也有,性能差一点不要紧,能起到核威慑足矣。至于原子弹体积比别国大一点,爆炸当量小一点,数量少一点,都不是最重要的,重要的是你造得出就拥有了核威慑力量。

CPU不同,造得出CPU不是本事,能带着一大帮人陪你玩才是真厉害。英特尔之所以成为X86架构CPU霸主,关键是因为它成功构建了X86架构的生态系统,竞争对手想另起炉灶搞其它架构的CPU,没有人陪你玩,产品卖不出去,赚不到钱,企业只能关门。

这也是国产CPU需要购买授权的原因,加入对方市场生态。

第二难:制造CPU难

原子弹难在设计和计算,制造倒不是最难的。CPU恰恰相反,只要加入市场生态,设计就不算难,全球CPU设计公司最多曾超过100家,经过优胜劣汰,现在也有五六十家。而CPU制造的厂家,现在不超过十家,第一梯队三家:英特尔、台积电和三星,基本形成寡头垄断格局。


国产CPU的短板不在设计、封装和测试,就在生产上。和台积电等巨头相比,国产CPU生产制程工艺至少落后三代,在芯片代工生产市场,落后一代就意味着淘汰,落后三代……大家自行脑补。(详情可关注后,参考我关于《摩尔定律即将失效,中国芯片业应该如何应对?》的回答

第三难:瓦森纳协定协定卡脖子

全球五大半导体设备制造商:

  • AM公司,全球领先的半导体、平板显示和太阳能光伏行业精密材料工程解决方案供应商;

  • ASML,为半导体生产商提供光刻机及相关服务;

  • Lam Research,电浆蚀刻设备为全球销售之冠;

  • KLA-Tencor-专精制程良率和提供制程控管量测解决方案;


  • Dainippon Screen--专职研究开发各项半导体设备、液晶生产设备及专业级印刷设备;

台积电、英特尔和三星等巨头,要生产CPU,必须向上述五大设备制造商采购设备。为保证拿到最先进的设备,三星还入股ASML。

但中国的厂商向五大设备制造商下单,由于瓦森纳协定限制,拿到的却是技术落后五年的设备。

瓦森纳协定是个什么鬼,大家可自行百度,这里不展开,总之记得它卡了中国芯片制造的脖子就行。

关于芯片的其它内容,可以参考我的其它回答。



魔铁的世界


研发CPU和原子弹都不难!关键这2个都不是一般人能承受的工作。

原子弹

原子弹的秘密已经公开好多年了,百度、维基写得详细的很!从原理到实物仅仅是需要一个相对较长的过程来验证理论的可行性。邻居家的80后在父辈的积存下已经做得很好了。

这里就涉及一个核材料的来源问题,再有就是大量的试验和计算。一般的国家是很难搞到武器级的和原料的,目前世界上铀矿富有国是尼日尔(不是尼日利亚,西非国家,漫威瓦坎达的原型)占世界储量的11%,美国、加拿大、澳大利亚四大产铀国,从这些国家出口铀矿是十分困难的。而且,提纯武器级的核原料更是逆天的挑战,这是原子弹的第一难关。

铀矿石

铀矿的世界分布

某些国家聚全国之力在以国家意识的支持下进行原子弹的研发,除去铀矿外,还要搞到离心机从铀的气态化合物中分离出武器级铀,难点二。

接下来就十分顺利了,只要有足够的核材料既可以研发出核武器。简单的可以参考高中化学试验,按步骤完成。从咱们邻居的核计划看来就是这样。

至于投放手段。。。。那是另一个问题。。。。。

三哥的运载工具试验

五常手里可不是简单的拥有核武器(原子弹)才在一起开大会的,运载工具很重要!

而从CPU来说更加简单!

目前整个IT技术实际就是一个坑!思维固化,不思进取!IT技术的架构起源是冯诺依曼结构和图灵机的思路,100年前的理论。截止到W君这篇问答前,没有任何技术理论超越上述两个理论和思路的技术出现,因此IT的发展目前还是仅仅依靠摩尔定律发展。

那么CPU制造其实不一定要光刻机!不一定要硅片载体!甚至不需要用电!

Magic-1 Homebrew CPU是2005年一个电子爱好者制作的CPU。整体是一个图上电器柜的形制,采用200多块74系列的TTL集成电路,可以完成CPU所有的功能。这是不用光刻机的。

上图是不用电和硅片的机械结构完成逻辑运算的设备(W君有时候说,上世纪机械时代的梦幻也许是人类点错了科技树的后果),利用齿轮和杠杆原理同样完成与非或等门电路的运算模拟,技术运用不同,核心原理一致!

回到原理的思路上说,一个计算机系统无非就是满足冯诺依曼的输入、输出、控制单元、运算单元、存储单元的结构特征后形成的一个“程序型”计算模型。

而CPU达成的就是冯诺依曼中的控制单元、运算单元、存储单元三大部分,这是简单部分。

CPU的关键点:自家做的CPU的机器语言的指令集是不是可以和其他人的指令集相兼容!如果不兼容那就是没人用,如果兼容。。。。恭喜你!你侵权了!

CPU的难点不是物质基础,难就难在广泛接受的指令集都是“别人家”的专利,演变到后来变成了技术标准之争。因此,目前研发CPU的难度是越来越高。“树上的果子快被摘光了!”至于基本的物质设计就是依靠电路的设计(摩尔定律)可以轻松解决。

所以研究CPU不难,难点在做出大家都能使用的CPU后还完美的规避了别人家的专利标准!亦或者出现一个新的“果子树”(思路变化)。

综上,“先难后易”的原子弹和“先易后难”的CPU都不是一般人负担得了的玩意儿!


军武数据库


都难!人们之所以会觉得CPU难,主要是因为CPU对中国来说还属于刚入门,并且可以在其他国家买的到,其实也不是造不出来,只是造不出高性能的CPU,全世界造CPU的那么多,真正被世界认可的就两大家AMD和因特尔几十年前就开始研发的CPU最终只有两款算得上是研发成功了,可想而知难度系数有多大。

再来说说原子弹,对于CPU来说,即使再难好歹也能从国外买的到,最起码不影响使用,但世界上应该没有哪个国家在当初会卖给中国原子弹吧,就连制造原子弹最基本的铀都很难弄得到,一些国家甚至故意禁止出口给中国, 按现在的技术来看,造一颗原子弹似乎非常容易,但几十年前的中国来说,这一步走的难如登天,没有其他国家的帮助,两手空空的就开始研究原子弹,就连本来打算帮助中国的苏联也撤走了科学家,从那时起,中国的年轻科学家们开始挑起重担,无奈当时的中国正处于困难时期,肚子都填不饱还要勒紧裤腰带去搞原子弹,无形之中使这项计划更加难以实施。

据统计,从寻找铀到制造出第一颗原子弹,中国至少花费了100亿人民币,原子弹不可能在城市造,所以所有科学家都常年生活在戈壁滩,在飞沙走石戈壁里断粮吃不上饭是常事,没有资料就从报纸书刊上裁剪,再一片一片的拼接出来然后总结重点,没有计算机完成精确的计算,就用算盘一个一个的敲,直到砰的一声震醒了沉睡的中国,也震惊了全世界。

所以,不应该问CPU和原子弹哪个难,应该问问还有多少制造商生产商是真心实意的为老百姓做事,只要想干,拿出造原子弹和发射东方红卫星的精神,还有什么做不出来?


镁客网


这要看大家从什么方向去看;

其实原子弹(第一代核武器)与CPU(电子集成电路)技术原理都很简单,原子弹不过就是让核材料超过临界质量发生链式反应罢了。而CPU用的也无非就是“冯诺伊曼”架构或者“哈佛”架构,两种架构都有缺点,不过从现在看影响不大。

而原子弹与CPU最大的区别在于,原子弹的设计理论很简单,但是工程化很难,尤其是核材料(铀2-35、钚-239)的提纯非常困难,同时还需要大量的建模运算与很强的工程加工能力。
图注:当年“曼哈顿计划”
美国集中了最顶尖的科学家,共有10万人参与,耗费了20亿美元(当年币值),历经3年才成功。

而CPU在于设计技术思路与工程化都很简单,但是具体市场化非常困难,说白了就是设计制造很简单,一个普通电子爱好者都可以制做,但是你想市场化就非常困难了。图注:国外一名叫做“君士坦丁”
的电子爱好者基于 74HC 系列的 CMOS 积体电路,设计制造的“原始”CPU,设计只用了两天,制作仅用了一个星期。

因为这种东西你做出来完全没有市场,先不说可不可以大规模量产,就算可以大规模量产,谁会去买?谁又会去用?CPU是一种大规模的电子“电子消费品”,如果没有“市场竞争力”那就没有任何意义,我们为什么总让人诟病我们的微电子行业尤其是“电子芯片”行业,原因也就是如此。

我们可以造技术相对落后的“产品”,最新的报道“中芯”14纳米工艺芯片都出来了,但是问题是没有市场,消费者不认同,为什么?

因为现在几乎所有的芯片市场都被“英特尔”一家独占了,AMD都是因为美国怕英特尔一家垄断所设立的“市场保护”才能活下去,同样的产品消费者都会更倾向于选择“英特尔”,何况我们技术还相对落后。

而为什么我们技术落后呢?

因为我们起步太晚了,这个晚不是几十年或者是十几年,而就是几年而已……受摩尔定律的影响;微电子继承电路十几个月就可以发展出一代,而我们现在光建设一个芯片制造厂都需要几年,也是说我们这边还没把芯片制造厂建设出来,芯片还没等下线,人家“英特尔”已经超过你好几代了,我们怎么去追?

其次,一个芯片制造厂投资“太大了”,一条先进“芯片”生产线的投资都要几十到上百亿美元,可是“产品”一出来就落后,根本就没有市场竞争力,说白了投资就是不停的烧钱,我们现在新的半导体工厂在更新工艺的初期,都是这样不断的“烧钱”,而我们又没有英特尔那种巨大的市场占有率和利润率,那怎么办,只能自己“扛”,可是这种自己“扛”,国人又有多少人理解呢?


当初我们为了扶持半导体显示器行业(和芯片一样同为半导体行业两大分支)“京东方”投资了2000多亿,背负了多少骂名,才干到今天的“世界第一”,而我们芯片行业要比半导体显示器行业还要艰难!
图注:从05年开始国家对“京东方”
进行大规模扶持,从此京东方背负了近10年的“骂名”。

大家根本就想象不出美国“英特尔”在这个行业有多大的技术优势,从软件到硬件、从工艺专利到技术窍门,英特尔完全在这个行业处于绝对的垄断地位,不仅占据了绝对的市场占有率,还不停的更新技术工艺和产品。

我们要追就只能咬着牙去“硬追”,其中多少艰难大家很难想象,我们往往将很多事都想的很简单,无非就是看我们做的芯片不如英特尔,张嘴就骂就可以了,就如同当初骂“京东方”一样,可是光“骂”是换不来先进的“产品”的。

现在你们问我是造原子弹难还是CPU难?“天真”告诉大家:真的都不容易!


天真小科普


研发这两个,拿出成品来,都不难,有人说那为什么连巴基斯坦都能出核弹,但是只有美国的CPU才是最好的?那一定要分清楚了,核弹里最好的那几个,也只有美俄中才有,拥有的国家也不多,而CPU如果不论质量好坏的话,那俄罗斯也能国产,我国也有性能还算是非常不错的产品呢,比如麒麟。

如果质量顶级的CPU,那确实难造,但是质量顶级的核武器就好造了吗?


核弹,可以有航弹,那是最早的可以用于实战化的核弹,其实一开始连航弹都没有,是塔爆,那种测试产品连投掷方式都没有,各国第一款核弹基本都是采用塔爆方式。就算是核航弹,也不是什么先进产品,他是第一种可投掷核弹,搭载在轰炸机上,临空接近敌人目标后投掷出去,谈不上什么机动性、突防性、安全性和精确度,只是在自己已经全面夺取空中优势后进行的一种威慑作战行为。核弹本身也没有什么射程。

最早的实战核弹是轰炸机投掷的航弹。


后来还有核炮弹,核地雷,甚至还有爆炸半径大于射程的核无后座力炮,这些弹药都诞生在核武器发展的初期,是投掷方式匮乏的一种补充手段,也是一种把核武器逐渐小型化的初步探索,虽然这些武器大都在现在不复存在,但是他们开启的核武器战术化、小型化趋势却对核武器发展产生了很大的影响。

塔架爆炸测试是核武器诞生时大都采用的第一种核武器构型方式。


核武器小型化后,可以搭载在弹道导弹和巡航导弹之内,这时候的核弹发展进入了新的阶段,高精度、大射程、可突防、安全可靠投掷手段的核武器开始出现,核潜艇、军舰、飞机们搭载着射程超过1000公里的核武器到处巡航,在远距离就可以发动核打击,随着洲际导弹的出现,可以在10000公里外对目标进行核打击,这些都成为了现实,核威慑以及核反时代到来,大国核平衡初步构建。

弹道导弹核武器,尤其是洲际射程的弹道导弹核武器,已经是只有五个国家才掌握的了。


现在,智能化、隐身化的核武器又出现了,比如DF26导弹的集束式分导式多弹头核弹头,这样的武器可以发射一枚核导弹就等于射出了多枚核弹头,导弹本身也具有机动飞行能力,可以对机动目标进行打击,弹头成为高超音速弹头,装备了滑翔翼,可以高超音速突防,在临近空间的空天交界线处打穿敌人的防御系统,集束投掷大量核弹头,这样的作战效能已经不是谁都有的了,目前只有三大国掌握了相关技术。

DF26是一种核常兼备导弹,他的分导式可机动集束式多弹头具有很高的科技含量,这一技术只有三大国拥有,已经很难了。

图为高超音速滑翔弹头。


所以说,CPU那么难造吗?不难,难的是造好的CPU,原子弹好造吗?也不好造,因为难得的是先进的核武器。


海事先锋


研发CPU和制造原子弹完全是两个概念,CPU属于商业产品,而原子弹属于武器,两者之间直接拿来进行比较是很不合适的。

首先说原子弹,原子弹这种核武器事关国家安全,属于国家无论如何也要拼尽全力制造出来的。二战中在美国研发原子弹成功前,苏联就通过情报人员得知了其曼哈顿计划,并开始收集更为详细的资料。很快将原子弹的研制工作提上了议程,并很快在1953年研制了自己的原子弹。

而我国也是如此,由于不断受到美苏等国的核讹诈,我国迫切需要核武器来捍卫自身的国土安全,于是经过数年的不懈努力,外加巨大的投入,最终研制了自己的核武器。

但是对于CPU来说就不是这样了,CPU更多的属于商品,因此生产时较高的良品率和较低的价格是十分重要的。而很多军用武器的CPU由于考虑到安全性、可靠性等问题,往往是国家不计成本研发出来的,其和国家安全有着极为重要的联系。

但是对于更多常见的民用级CPU,作为商品必须需要有较为合适的价格,同时由于涉及商业上的专利问题,很多时候必须舍弃成熟设计采用一些风险较大的新设计。同时,CPU还需要有操作系统、应用软件等等一系列其它部分的支持才能发展,因此即使研发出了CPU距离投入大规模实用还有很远的距离。


战争之王


当然是研发原子弹更难,当年美国研制原子弹的曼哈顿计划,从1942年到1945年,美国联合英国、加拿大一起研究,集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家,动员了10万多人参加这一工程,在顶峰时期曾经起用了53.9万人,历时3年,耗资25亿美元,一直到1945年7月16日才成功地进行了世界上第一次核爆炸。

而研发CPU就简单多了,像英特尔公司凭一己之力就可以生产出世界上最先进的CPU,当然英特尔公司企业规模也十分庞大,在世界各地都有工厂,员工超过了10万人,年营业额有550亿美元,在电子行业属于巨无霸。

原子弹涉及国家的安全,他的研制是国家行为,国家可以集中一切力量组织攻关。而研发CPU一般都属于企业行为,国家不可能组织一切力量来攻关,这样不划算,设计制造CPU需要一个公司长期投入和技术积累,这不是一朝一夕靠砸钱就可以解决的事,需要一个过程,不要小看CPU,在面积不到2平方厘米的CPU上,竟然排列着10亿个晶体管,想想都头晕,这样的技术和工艺我们中国现在暂时还没有,这需要我们的科学家和企业家不懈的努力,总有一天我们不会再受制于人的。


浩荡扬子江


当然是造CPU比较难,比如说神威太湖之光用的处理器,就是国产的,但是军用芯片和民用CPU根本不能一概而论,军用芯片成本高一点无所谓,产量也不大,良品率低一点也无所谓,标准是自己定的,软件与系统用的是自己的,我想怎么玩就怎么玩,造的CPU对应什么软件,想跑多快都行,就是堆核心数多少问题,功耗多少无所谓,发热严重不严重无所谓,只要在自己地盘跑的快就行。

核弹也是如此,不管是聚变裂变,脏的或干净的,只要造出来会炸你就是有核国家,别人就不敢动你。军用的无视知识产权啊,目的就是炸你家的,你还跟我谈武功秘籍的归属权至于你是十枚里有九枚会炸还是只有一枚会响,当量是一万吨还是一亿吨,成本是一亿元还是一百亿元都无所谓。 核武器不需要考虑市场,只要考虑投入就可以了,核武器属于卖方市场,你只有能卖叫多高的价钱都有人买。

民用CPU是面向市场的,即便你的CPU做到跟英特尔,AMD,高通同样的性能,功耗和发热你控制的住吗?成本和良品率无法控制的住吗?你造的CPU的这套规则有人陪你玩吗?软件与系统的代码有人为你写吗?市场上有人为你的软件做优化和设计吗?

目前现有的这套框架内,新的指令集就不能运行现在的操作系统,新的指令集又涉及到版权问题,要挤进去几乎是不可能的,除非另立门户自己当规则制定者,CPU是要回报的产业,但是市场上有几个客户买你的东西,让你赚钱,他们吃什么?这才是最难的,比造核弹难得多。


中国先疯队主管


这两个东西都挺难,但是难点方向不同,原子弹难在了需要大量资源和高端人才。CPU 难在了专利技术上,军用的其实是不缺的,民用的就少了,一是产量不行,二是和现在的软件不适配,没有市场,没法借用社会资源不断优化,这就导致没有激情研发,恶性循环。但要说起难度,觉得原子弹更难,门槛太高,不是技术上的,是大国就不让你有,再者是只是资源一项就让多数国家没有机会了。


张祎骁


我个人观点,从世界上最近50多年的发展来看研发CPU 难,拿中国的国情来说,原子弹我们六十年代就有了,但是CPU 呢?目前国内有很多机构研究院,但是高端的CPU 包括其核心科技都在外国公司手里,例如光刻机等,我看过一个新闻,说的是假如美国中断给一个国家供应CPU 的话,这个社会发展速度会马上降下来,可想而知它的重要性,从我们日常手里的手机,屏幕电脑,等等等等,国内还没有完整的产业链结构,我们做的很多都是低附加值的低端产品,所以国家鼓励企业创新,国家投入大把经费搞科研,因为我们再也不想被别人牵着鼻子走。


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