摆脱芯片卡脖子 别忘了这个“不务正业”的赛道

01 科学家的浪漫

1958年8月的一天，美国布鲁克海文国家实验室内，一位名叫威廉·希金博坦(William Higinbotham)的核物理学家，正对着眼前的一堆电子设备饶有兴致地鼓捣着什么。

这个实验室相当有传奇性，它隶属美国能源部，开展过包括核武器开发在内的多个机密项目，光是诺贝尔奖就拿过7个。Higinbotham是实验室仪器部负责人，十多年前他曾是曼哈顿计划的一员，为第一颗原子弹设计点火系统。

但这一次，他鼓捣的不是什么政府机密项目，而是一个有意思的小玩意儿。

当时为了普及科学，布鲁克海文实验室每年会举办三天的公众开放日，不过，虽然这个设计过核反应堆的地方听起来很高大上，但大家对着一堆冷冰冰的仪器设备，实在提不起什么兴趣。Higinbotham琢磨着，能不能搞点新奇的小玩意儿，增加参观的乐趣。

对一个熟悉电路设计的物理学家来说，这不是什么难事。Higinbotham很快设计出了一个名为“双人网球(Tennis for Two)”的二人对战游戏：他用一台小型模拟计算机做驱动，一个只有5英寸的示波器做显示屏，再加上两个控制器用来控制击“球”，也就是示波器上的一个小圆点。

Tennis for two

一开始，Higinbotham对这个简陋的装置能否吸引观众心里并没底，不料到了开放日那天，“双人网球”极为受欢迎，那个比iPhone还小的显示屏前挤满了上百位排队体验的人，尤其是高中生。

多年后，当Higinbotham已离开人世，在布鲁克海文实验室50周年的庆典上，实验室的年轻人复制了一台“双人网球”游戏设备来展出，以此纪念Higinbotham对电子产业的贡献。

“双人网球”的复制版

Higinbotham肯定想不到，他当年心血来潮，随手鼓捣出的小玩意儿，会在大半个世纪后，演化成一个年产值高达2000亿美元的庞然大物；他更不会想到，电子游戏会在后来的科技发展史上扮演重要角色，甚至被上升到国家战略层面。

2022年11月，欧洲议会以压倒性票数正式通过了一项决议：加大力度投入游戏和电子竞技，为欧洲游戏产业的发展制定了详尽的长期策略。欧洲人认为，电子游戏极大推进了科学技术的研究，具有极强的创新价值，正式认可了游戏背后潜藏的经济、文化、科技价值。

What？看到这个新闻，可能很多人有种被颠覆三观的感觉。

在很多人的认知里，电子游戏是玩物丧志的“精神鸦片”，跟科技发展有个毛的关系。但实际上，回顾半导体技术发展史，游戏因廉价芯片的普及而兴起，而芯片，也在游戏的巨大需求推动下不断迭代升级，二者共生发展，螺旋式前进。

芯片与电子游戏的演化史，对今天面临卡脖子危机的中国半导体产业，仍有着借鉴意义。

02 乔布斯的第一份工作

“双人网球”发明出来后并没有走入大众，而是被遗忘了近20年。

没办法，电子游戏的时代还远没到来。Higinbotham发明“双人网球”的那一年，第一块集成电路才刚刚在硅谷诞生，计算机还是一种庞大复杂、只有大企业和实验室才用得起的昂贵玩具，用计算机玩游戏？听起来跟拿高射炮打蚊子差不多。

电子游戏最终能够走入大众，背后的根本力量，还是狂飙突进的摩尔定律——芯片每18个月性能提升一倍，价格降低一半，头脑灵活的人，自然开始琢磨能用它来干点什么。

1971年，英特尔推出世界上第一款商用微处理器4004，一个新的时代到来。一个名叫布什内尔的工程师感觉机会来了，在卧室设计了一台名为“乒乓”(Pong)的双人对战游戏机。他在这台游戏机上安装了投币装置，然后扛到一家小酒吧，看看有没有人感兴趣。

没想到放那不久，酒吧老板就打电话过来说游戏机出了故障，布什内尔跑过去一看，原来玩的人太多，硬币把机器的投币口塞满了。他立马看到了里面的巨大商机，麻溜地辞掉工作搞创业去了，很快成立了全球第一家电脑游戏机厂商——雅达利(Atari)。

这是一个在今天颇为陌生的名字，但在上世纪七八十年代，雅达利在硅谷是一个堪比今天苹果公司一样的存在。雅达利刚成立时卖的是街机，也就是放在娱乐场所投币玩的大家伙，现在看来粗糙到家的PONG街机，雅达利一年就卖了2500台。

布什内尔(左二)与Pong街机

接下来，就是见证奇迹的时刻。

短短6年里，雅达利的市值涨了60多倍，成了第一家靠卖游戏机跻身世界五百强的企业。布什内尔大赚一笔，成了很多硅谷人的创业偶像。

雅达利成了硅谷最酷的公司，乔布斯的第一份工作，便是在雅达利设计游戏机。当时乔布斯刚辍学在家，看到雅达利的招聘广告“在享乐中赚钱”，虽然他对电子技术一窍不通，还是跑去面试，居然很神奇地被录用了，成为雅达利第40号员工。

乔布斯在雅达利工作的年代，游戏机还没有电脑主机，只能通过在芯片上集成晶体管来控制电路开关，晶体管价格昂贵，能少用一个就省下一笔钱。布什内尔给乔布斯安排了一个技术难题：把第一代街机的晶体管数量，从150个左右减少到50个以内。

乔布斯不懂电路，但他有个天才的好朋友沃兹尼亚克，俩人合作完成了这个技术挑战，花了4天时间，就开发出了“乒乓”这款游戏的单机版本，著名的“打砖块”游戏，只用了44个晶体管，极大地降低了成本，推动了这款游戏机的流行。

乔布斯与沃兹尼亚克，两人后来一块创立了苹果公司

乔布斯的大学就念了一年，雅达利的这段游戏开发经历，算是帮他完成了商业和设计的入门课。他从中学习到的极简设计理念，多年后深刻地体现在苹果的一系列产品上。

顺便说一句，还有一位硅谷大佬，也是从小喜欢玩游戏，12岁的时候就自己编程开发了一款叫《Blastar》的太空小游戏，还卖了500美元，挖到了人生第一桶金。这位大佬，就是最近风头无两的马斯克。正是出于对编程和游戏的兴趣，马斯克后来到硅谷，创办了Paypal等公司。

雅达利的游戏机极大地推动了芯片的产业化，因为当时PC机刚刚推出，价格贵得离谱，功能又少，没人愿意花大价钱买个能打字的大盒子搁家里。游戏机则便宜很多，所以，芯片最早的大规模应用，并不是计算机，而是游戏机。

雅达利历史上最重要的一款产品是Atari 2600，它创造性地设计了独立CPU和卡带存储。当时有一款叫Space Invader的游戏风靡全球，但只能在街机上玩，而Atari 2600凭借强大的硬件性能，直接将这款游戏移植了过来，直接可以搬回家玩，一下子引爆了市场。

1980年，Atari 2600销量达到700万部，Space Invader卡带也卖了200多万盘。那一年的圣诞节，全美国的小孩都在吵着要Atari游戏机做礼物。雅达利全年销售收入达到11亿美元，占据了全球75%的电子游戏市场，成了游戏界的巨无霸。

Atari2600的广告

截止1982年底，Atari游戏机卖了大约3000万部，美国市场上，游戏卡带的销售额超过电脑软件，高达32亿美元。那是美国电子游戏产业的巅峰时刻，只是谁也没想到，雅达利这座大厦，崛起之快让人眼花缭乱，崩塌起来的更让人瞠目结舌。

刘慈欣在《三体》中写道：“弱小和无知不是生存的障碍，傲慢才是。”

雅达利的问题，出在内容端。由于占据垄断地位，雅达利非常傲慢，对游戏制作人各种压榨，导致忍无可忍的程序员们最后选择了出走，成立了一家专门做游戏的公司Activation(动视)，这家公司后来与另一家叫暴雪的合并，成了今天大名鼎鼎的“动视暴雪”，今年被微软以687亿美元的天价收购。

而雅达利那边，开始彻底摆烂，放任各种粗制滥造的游戏涌入市场。

1982年，斯皮尔伯格拍了部经典科幻片《E.T. 外星人 》，极为火爆，票房高达8亿美元——注意，那可是1982年的8亿。雅达利跟风制作了E.T.电子游戏，结果奇烂无比，用户买回去以后直呼上当，怒砸游戏机。雅达利彻底砸了自己的牌子，产品滞销，股价暴跌，美国电子游戏市场也跟着一落千丈。

这就是著名的“雅达利大崩溃”。

斯皮尔伯格的经典电影，改编成的游戏却奇烂无比。

电子游戏的第一个世代就这样结束了，那是一个被美国企业统治的时代，没想到只是昙花一现。很多人认为，游戏这个产业算是完蛋了，只有没脑子的人才会继续玩那些粗制滥造的游戏。

然而在半导体技术飞速发展的大背景下，电子产业最繁荣的黄金时代，已然近在咫尺。谁也不曾预料到，雅达利的落幕只是游戏产业的序章，接下来才是辉煌灿烂的春天。

书写这段华章的，是一家日本公司，它另辟蹊径所创造的统治地位，至今无人能够复制。而追根溯源，帮助其成就霸业，也让游戏产业迎来第二春的，是一块不起眼的芯片。

03 一块创造了无数童年快乐的芯片

Chuck Peddle是一名电子工程师，1937年出生于美国缅因州，曾在缅因大学读工程物理。35岁时，他加入摩托罗拉，工作是向客户推销一款叫做6800的芯片。当时的摩托罗拉还没造手机，而是与英特尔齐名的芯片公司。

6800是摩托罗拉的第一款微处理器，性能很强悍，唯一的缺点是：太贵。定价360美元，按购买力计算，相当于现在的2000多美元，比一台顶配iPhone还贵，没人会拿它组装一台电脑。当时英特尔的8080处理器同样不便宜，两家心照不宣，一块垄断市场，维持高价。

Peddle常问客户“你希望卖多少钱，才会愿意买？”，得到答复是：25美元。他觉得这是个广阔的蓝海市场，就把这一想法告诉了摩托罗拉高层，没想到建议直接被驳回了。公司高层对利润微薄的廉价芯片毫无兴趣，Peddle想自己尝试研发，项目也直接被叫停。

好在Peddle也不是一个安于现状的人，1974年，不甘心的他索性辞职，带着早期设计方案，和其他六名工程师一块去了一家刚成立5年，叫MOS technology的小公司，他们有一座小型晶圆厂，而且雅达利也是他们的客户。

他们的目标，是设计一款“比6800性能更好、价格更低的芯片”。这听起来不太靠谱，但事实证明，之前市场上没有廉价芯片，是垄断巨头们“不为也，非不能也”。Peddle和团队只花了11个月，就设计出了一款叫6502的芯片。

Chuck Peddle老爷子

这是一款8位的微处理器，最大支持内存64KB，其主频和摩托罗拉6800一样，都是1MHz，但是因为6502有一个指令流水线，从而性能显著优于6800。更重要的是，由于对制程工艺的要求较低，6502良品率奇高。

1975年下半年，6502开始正式发售，售价真的降到了25美元，只有摩托罗拉6800和英特尔8080的1/15！此外，MOS还将6502开放授权，使更多厂家得以大量生产，产量一下子达到了竞争对手的10倍。

更大的产量，更低的价格，更好的性能，这不是鲇鱼，是鲨鱼。

摩托罗拉和英特尔很快被打得丢盔弃甲，毫无招架之力，只得跟着降价。只过了一年，6800已经被迫降价到35美元，只有之前的1/10。

有了廉价好用，量大管饱的6502，客户蜂拥而至，雅达利的Atari 400/800就是这时候推出的。MOS也是通过雅达利项目，第一次证明了大规模生产给芯片带来的成本优势。不过上面说了，雅达利太不争气，在80年代初突然玩崩了，就此跌落神坛，再也没有爬起来。

而此时在日本，一个叫山内溥的人也盯上了游戏这块大蛋糕。这位老兄是个不折不扣的富N代，他22岁时从早稻田大学中途退学，回家继承祖业——一家创立于1889年，当时主要做纸牌、扑克的家族企业。

这家企业的名字，叫任天堂 (Nintendo)。

山内溥是个很有想法的人，对外部潮流很敏感，电子游戏在美国的流行很快引起了他的注意，他打算也进军这一领域。当时日本市场的消费能力还远不如美国人，山内溥常对下属说：“消费者要深深爱上游戏机产品，首先他必须买得起。”

雅达利2600更换卡带更换游戏的玩法，给了山内溥灵感，他决定设计一款超越对手的游戏机。在关键的CPU选择方面，任天堂一开始想从理光购买一款基于英特尔8080研发的芯片，理光却给他推荐了刚问世不久的6502。

当时任天堂没人懂6502，山内溥找了个叫岩田聪的人，以前是这方面的技术专家，被邀请到任天堂开发新游戏机FC。这款划时代的经典之作，在中国有一个更广为人知的名字——红白机。

任天堂经典之作红白机

1983年，就在雅达利跌落神坛的一刻，FC一炮而红。

任天堂充分吸取了雅达利的前车之鉴，搞出了一套崭新的模式：所有运行在FC上的游戏，都必须经过任天堂的审查，任天堂认为游戏质量够好才能被批准。当然，任天堂也会给游戏制作者分成，避免竭泽而渔。

这场景，是不是看着有点眼熟？没错，二十多年后的苹果App Store，几乎靠着完全相同的套路统治智能手机行业。凭借一手软硬兼顾，内容为王的打法，任天堂垄断了行业标准，几乎以一己之力复兴了游戏市场，成为全世界的游戏霸主。

《魂斗罗》《超级玛丽》《坦克大战》……这些FC经典游戏，陪伴了全世界无数人的童年。由于FC太成功了，任天堂在7年后推出的SFC，仍然在沿用6502架构。

当然，对八九十年代的大多数中国人来说，任天堂的正版FC还是有点太遥不可及了，在80、90后记忆里，红遍大江南北的，是小霸王学习机。

小霸王采用台湾联华电子生产的UA6527，这同样是一款基于6502开发的芯片。靠着破解FC游戏卡带的山寨主机，以及搬运任天堂FC的经典游戏，小霸王成了无数人童年的快乐来源。不过遗憾的是，小霸王已经在2020年宣布破产。

没有核心技术，终究是走不远。

魂斗罗曾陪伴了无数人的童年

从诞生至今的40多年来，6502芯片成就了任天堂、雅达利这样的游戏巨头，而电子游戏的巨大市场需求，也反过来推动了芯片的大规模应用，促进了个人电脑时代的到来。

1977年，乔布斯和他的老朋友沃茨，就是用6502芯片先后打造出Apple I/II电脑并大获成功，开启了个人电脑的新时代。这当然又是另一段硅谷传奇了。

沃茨和乔布斯手持Apple II主板，Apple II也采用6502 CPU

任天堂的游戏机横扫欧美，索尼的Walkman风靡全球，松下、日立的电器把美国同行打的满地找牙……那是日本电子工业的黄金时代，从更底层的技术视角，这背后是70年代日本半导体技术崛起的大背景。

那个年代的计算机产业，软件整体还是依附于硬件而生的，游戏也不例外。但随着游戏越来越复杂，玩家对画面、流畅度的要求越来越苛刻，游戏不再是半导体产业的“副产物”，而是反过来拉着半导体技术往前跑。

这里最典型的一个例子，就是催生出了一家世界级芯片巨头的崛起。

04 “玩”出来的世界第一

1983年，差不多就在雅达利大溃败的时候，20岁的黄仁勋结识了后来的妻子洛丽，他向洛丽承诺，会在30岁时拥有一家自己的公司。

老黄出生于中国台湾，幼年时随父母移居美国，后来一路读书到从斯坦福大学毕业。他说话算话，果然在1993年30岁时，成立了一家名为英伟达的公司，定位是为电脑和游戏机提供显卡。

这里要提一句，在90年代以前，电脑的图形输出这部分工作，是由CPU来干的。不过，随着游戏画面从2D转向3D，分辨率越来越高，CPU兼任这部分工作越来越吃力，专门的图形加速芯片应运而生。

应该说，老黄对市场的眼光是很准的，他意识到，视频游戏的图形计算需求将呈现指数级增长。只是一开始他运气不咋地，英伟达前两代产品NV1和NV2，因性能不佳、兼容性差等问题，导致销量惨淡，公司差点破产。当时英伟达账户上，一度只能维持公司运转30天。

那边老黄对老婆的诺言还热乎着呢，这边英伟达就走到了关门的边缘。就在这时，日本排名第二的游戏大厂世嘉抛过来一根救命稻草。他们给了700万美元订单，让英伟达为他们的土星游戏机设计芯片，英伟达这才得以继续研发下一代NV3。

可以说，正是世嘉的订单，让英伟达一直撑到了PC时代。

靠着游戏显卡业务，英伟达走上正规，技术不断迭代。到了1999 年，英伟达推出显卡GeForce 256，首次提出GPU概念，一举解决了当时游戏在CPU上运行时，几何吞吐量不够的瓶颈问题。

英伟达也在那一年成功上市，招股书中披露，游戏业务为其主要来源，直到今天，游戏仍是英伟达四大业务支柱之一。2021年，英伟达市值一度飙升至8000亿美元，登顶全球市值最大的芯片公司。这个世界第一，说是“玩”出来的似乎也不无不可。

这正应了科技史上常被引用的那句话：需求是技术之母。经过XBOX、PlayStation 3、《魔兽世界》等游戏合作的洗礼后，从2006年英伟达发售G80型号GPU开始，通用计算架构的显卡芯片方才出现。

GPU芯片今天被广泛用在深度学习、自动驾驶等领域，已成为衡量一个国家芯片水平强弱的重要标志。对国产芯片厂商来说，要做大做强，类似游戏这样既能刺激技术进步，又具备海量用户的消费市场不应忽视。

这也让我想起前苏联的半导体往事。

前苏联重视基础教育，培养的科学家和工程师数量是美国的两倍，在集中力量搞科研攻关上优势明显。但苏联的计划经济土壤，与半导体产业的进化规律，却是天然的不相容。

1985年，一个叫阿列克谢·帕基特诺夫的苏联工程师，发明了一个叫俄罗斯方块的小游戏，很快风靡全球，足以证明俄国人在游戏方面，本可以像他们的艺术、文学一样出彩，但因为缺乏足够的市场需求，最终没有形成一个正向循环的商业闭环。

其实早在六七十年代，苏联科学家便已觉察到，美苏在半导体领域的差距在拉大，但他们很难在自己的层面改变大局。计划经济的思维和模式，已经根植在这个国家的血液中，游戏领域发生的一幕只是其中冰山一角。

苏联错过了半导体，也就错过了后来的计算机革命，错过了互联网革命。吴军博士在《浪潮之巅》中认为：“苏联落后的根本原因，就是错过了半个世纪以来围绕半导体集成电路的信息革命。”

05 游戏不止于游戏

2021年7月，中科院发布了一份报告《游戏技术——数实融合进程中的技术新集群》，全面为电子游戏正名，提出了“游戏技术”的概念。

让我印象最深刻的几个数字是，游戏对芯片产业的贡献率是14.9%，对5G通讯的贡献率是46.3%，对如今炙手可热的AR/VR技术，贡献率更高达71.6%。

2016年，围棋程序AlphaGo大战李世石，以4：1取胜，震惊全世界。当然，后来柯洁老师表示不服，赛后也向AlphaGo叫板，觉得我行我上。结果最后也被啪啪打脸——你跺你也麻！

AlphaGo的背后，是无比强大的计算能力，它的分布式版本用了1202块CPU和176块GPU芯片，搭配上谷歌的深度学习算法，这才超越了人类智能的巅峰。

半个世纪的时间，游戏技术已经长成一株囊括人工智能、图形生成、计算平台等前沿方向的巨大科技树。除了前面提到的欧盟，沙特阿拉伯和澳大利亚，也在今年公布了相关战略，以期将游戏开发打造为创新支柱。

去年9月，美国新一轮禁令，要求严格限制英伟达、AMD向中国出口高端GPU芯片——今天，从如火如荼的无人驾驶、人工智能到超级计算机、智慧城市建设，都离不开这些芯片，国产GPU芯片依然任重道远。

在中国面临的诸多卡脖子危机中，芯片是最难啃的一块硬骨头。当我们谈及芯片突破，最先想到的往往是举国之力、资金投入、鼓励创新等等，但与两弹一星不同，半导体产业早已是高度商业化的领域，形成研发-需求的良性循环，才是根本之道。

游戏这个看似“不务正业”的领域，同样是一条不容忽视的赛道。