以经济学观点看技术研究(131118)

闵应骅

  科学研究有些是不讲经济效益的。但是，技术研究就一定要讲经济效益。我们的许多科研项目，只出论文，不出带经济效益的成果，使人觉得白花了老百姓的银子，不能说完全没有道理。所以，需要以经济学观点审视技术研究，给它算经济账。CACM今年2月发表一篇文章，“The Value of Microprocessor Designs”，最近还有人反驳。特以此文介绍一下，并议论一番。

   INTEL不断推出微处理器设计：286、386、486、奔腾、奔3、奔4、多核，被称之为微结构。如果把它们看作微处理器市场，它们值多少钱？这种考量可以评估公司的策略和价值。许多公司只做设计，制造根据合同外包。无制造公司的价值主要看设计，即产品设计知识产权的价值。而用户不看是不是新的设计，而看新设计的计算效率。农民看一块地好不好，就看它能否用较少的劳动获取较大的收益。一般来说，更快的微处理器设计可能价格比较高。为了收益，INTEL也许需要多卖老设计的微处理器，以免新设计带来的许多劳力付出。但新设计能提高性能。怎么平衡呢？新老设计产生1美元收入所需的付出之差反映了公司使用新设计的价值。在整个生命周期的积分就是该设计的总价值。计算效率的提高并不单来自新设计，譬如晶体管尺寸变小。从8086的3微米到现在的22纳米工艺，不改设计也能提高计算效率。所以，一个新的微处理器可以用一对属性来定义：设计和制造技术。如果制造技术不变，其收益之差归于设计。如果设计不变，制造技术变化，其收益之差属于制造。用INTEL1997年第三季度数据，奔腾（P5）和奔腾II（PII）用两种制造工艺，0.35微米和0.25微米，即（P5，0.35），（PII，0.35）和（PII，0.25）。如下图所示，纵轴表示付出率，即平均付出/平均价格；横轴表示总收益。可以看出：（P5，0.35）是最老的，付出率比较高，用相同制造工艺的新设计，成本率降低。二者都更新，成本率更低。上面的那个蓝色竖线矩形的面积表示使用PII设计节约的成本，而其下面那个较小的蓝色斜线矩形表示采用0.25工艺以后节约的成本。这就是INTEL本季度这三种情况的收益比较。改进工艺能节约成本，改进设计也能节约成本。总计各季度的图形，得出下表。新设计成本节约许多亿美元。但是，新制造工艺的收益一般是新设计的三倍。本表还包括不同设计的比较。奔4带来的收益很少，主要是发热的问题。奔III 收益最好，也许是因为1990年后期因特网的兴起推高了价格，而且用了0.13微米工艺。虽然这些估计都是马后炮，不是预报，但表明了无形资产的价值。

当然，经济学家对微电子可能外行，其实，制造工艺与设计之间有紧密的关系，不是独立的自变量，不能只算经济账。譬如奔III的微结构不可能用0.8微米工艺实现，因为没有足够多的晶体管。486也可以用90纳米工艺实现，但与其他90纳米微处理器比起来速度就太慢，而且其流水线只适合1980年代的芯片，1990年代以后晶体管大大增加了，不必那样省了。这些微结构不是相互无关的。奔III和奔II的微结构是一样的，不过增加了几条指令。它们都来自后奔腾P6。奔腾M也是P6的后继。奔4的微结构完全不同，但也不能说与P6无关。设计者认为，说奔4没有价值是不对的。它没有过热，也不影响与热有关的可靠性问题。制造能力和机会成本必须考虑。根据当时市场情况，推出486，当时工程师和科学家只有PC机；到1990年初期，家庭电脑普及；后期则兴起因特网。这些市场情况影响设计以及最后的结果。设计必然受限于市场和实现技术，这些经济学的考虑只能作为参考。

   以经济学的观点看技术研究，需要进行专题研究，不是评奖时开个会计证明那么简单。这样的研究能够帮助我们确定正确的技术政策。我国刚改革开放的时候，对于集成电路产业，有人主张应该大力搞设计，因为中国人聪明；而制造只能靠外包，因为我们基础太弱。现在看来，这个意见就未见得正确。设计的路子越走越窄，比人家的设计又好不到那里去，而制造技术全靠进口不是办法。这方面现在已有若干转变，但是，还是没有算经济账。

   我们有许多研究科研管理的专家和项目。他们计算中国发表了多少论文，影响因子有多大，H参数是多少，世界排名是多少等等。很少看见从经济学的角度考虑科研成果推没推向市场、赚了多少钱、比类似产品多赚了多少。就说袁隆平的杂交水稻吧！自从他当了院士以后，听到的是说他解决了几亿人的吃饭问题，  好像没有人从经济学的观点算算他这些年，每年增产了多少，比其他的杂交品种多增产了多少。