尋找開啟智能世界的鑰匙

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隨筆：工業4.0與工業3.0的深層次差別

【思考】

工業4.0與工業3.0本質上的差別：在於電子工業與量子工業的差別？

面對技術的急速變化，由德國提出的工業4.0啟動了第四次工業革命的按鈕；由於對於工業體系的認識的不同，理解也各不相同。

本文試圖從工業體系與工業體系的核心技術為基礎來幫助大家理解工業4.0與工業3.0的差別。其核心觀點：本質上的差別在於電子工業與量（光電，微電）子工業的差別。

對於這種討論不同人持不同的觀點，無法形成一個真正統一的認知。對於版本號的設立只是一種噱頭，而其中有其根本的不同，我們無法去說服所有的人，但我們可以用自己的方法去理解這種變化與差異。對於企業家來講更多是需要經營成功就可以，只要我能贏就可以，而在關鍵歷史時期選擇比做更重要。

第一個條件是當我們把工業與電子信息工業概念給割裂開時，很多事情就會很難理解與推動。比如將3.0的信息工業與2.0的電氣工業，1.0時的機械工業獨立開之後，進行這種理解是非常難的。

這一次

需要我們站在

工業的視角

來理解

工業體系的變化

與

產業生態的構成

站在工業體系的角度上去看工業3.0，可以用SOP（System on PCB），是電子與信息產業的物理概括，在這個階段，更多的系統是一個PCB板上實現的。為此也就形成了上游的電子原料，電子元件，PCB及相應的系統集成的電子工業產業，而這些系統再度以核心零部件集成到如計算機，電子消費領域，軍事領域，工業領域，形成了如商業用計算，軍用計算機，工業用計算機，消費類計算機，汽車用計算機等，以各種各樣的計算機為大腦與各種場景相結合，形成了航空航天，軍工，商用，民用，工業應用的場景，再結合上軟體的應用，形成了巨大的數字化的世界。

3.0的核心是功能級晶元，然後晶元是按照馮-諾依曼計算機架構進行布局，功能基於晶元，聯接基礎是PCB電路板，系統構建是在單層與多層的PCB板之上。這樣的結果，在功能單元與功能單元的數據交換上來講是兩種速度，其一是電子的各功能模塊內的電子速度；其二是各功能單元間的數據交換時是電路板本身的速度。也就是出現了現在修了高架路，卻由於出口部分的擁堵而影響整體系統的效率，包括功耗，速度，外觀尺寸；

站在工業體系的角度看工業4.0，概括上講是SOC（System on Chip）,集成能力的提升。

將不同的功能全部集成在同樣的晶元之上。這樣就象所有路全部在高架上完成，減少了很多的輸入與輸出，晶元內部進行運行。其交換的速度也發生了質的變化。由於集成度的提升，運行速度的提升，功耗的減少。這樣系統的體積變得很容易配備到大系統與小系統中去。而這些情景在過去，在航空與航天中的實踐已經得以實踐。效果非常明鮮，輕量化的設計除了在運行系統中發揮了作用，同樣在控制等領域發揮著重要的作用。特別在這些領域中對於體系與重量敏感的領域。而如今面對移動的應用領域，受能源供給方式的影響。必須做到省電，低功耗，為此SOC變成了必選。不僅是低功耗的計算，還有控制，通訊與感知這些領域。其特點就是以神經元為框架的新的計算時代開啟。

————

Q：我們做了這樣的分析後其價值在哪裡呢？

面向工業體系進入戰略性的調整階段，

這些理解對於國民經濟與產業發展

有著深刻的影響。

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對於支撐3.0的電子工業中，有更多的環節在於以PCB為載體的裝配。現在這個級別的產業已進入了一個衰退的階段。包括之前以Intel,諾基亞為代表的這些企業。伴隨著各功能晶元的晶元級的系統集成後，PCB的工業將會面臨著巨大的挑戰，由於功耗，體積等原因，競爭力也會迅速降低，整個產業鏈會發生巨大的變化。其最終表現出，在一個晶元上可以完成感知，通訊，計算與控制的功能，最終形成了端側的智能與雲側的智能。這樣就清晰的看出在智能時代，在表象上表現為大數據，雲計算，物聯網等等，而其實質上都是以智能終端，智能通訊，智能伺服器為物理載體的工業體系。也就是新工業體系的基石在於微電子或光子工業體系，這樣我們就可以清晰看到兩者的差別。

問

了解到這些有什麼意義呢？

第一是技術著力點的差別，3.0是以研究電子技術為基礎，以功能晶元為載體（包括計算晶元，通訊晶元，控制晶元，存儲晶元），即FOC，也就是功能晶元；而4.0是研究光子技術為基礎，以集成的晶元為載體SOC，形成人工智慧的晶元。這裡可能受到的影響就是基於FOC時期所形成的各種 IP 的專利的壁壘。

第二是技術裝備的變化，3.0與4.0的核心裝備都是以光為基礎工具進行製造，而4.0的要求會更高。

第三賦能方式的變化，3.0是電子計算+的時代，通過各種類型的計算機與機電產品、裝備、設施進行融合的過程；而4.0時則是以AI晶元與零部件、產品、裝備、設施進行融合的過程。

第四是人才選擇的戰略差別，現在需要的更多的關於光子技術的人才。此時需要更多的高層次的科技人才的集聚。

當我們把AI當作整個產業的支撐的時候，此時就可以清楚AI晶元是最基本支撐點。晶元產業的產業鏈分工模式中，設計能力，製造能力是關鍵，這其中最關鍵是晶元的製造工藝。這樣分析下來，其產業的命脈一清二楚。滿足光子級產品的裝備與核心零部件是跟上這一輪產業變革的基礎。新的產業機遇在於3.0時代算是計算機+時代，如計算機+管理，是ERP軟體；計算機+機床，為數控機床，計算機+商務，為電子商務，計算機+通訊網路，為互聯網等；而工業4.0的時代則是AI+的時代，但有一個不同是，會有兩種層次的加法，過渡階段是3.0+AI，而更徹底的會是，AI直接加機電設備。形成相應的智能產品與智能裝備與智能設施。對於大數據，智能化，移動互聯，雲計算等都是建立在這一基礎技術之上。

結束寄語這是希望趕超時，採用換道競爭的新的窗口機會。通過核心的智能晶元打造開啟智能社會的金鑰匙，智能晶元將會成為未來裝備，產品、設施的重要組成部分，其技術的掌握與成本的控制是未來這些產品競爭力的關鍵要素。智能晶元，則智能產品強，則智慧工業強。

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I4 IDRC

工業4.0產業發展研究中心（Industry 4.0 Industrial Development Research Center ）

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