集成电路一甲子:方寸之间上演时代更迭

2018-09-12 09:00 科技日报

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60年前的9月12日,在晶体管诞生11年后,美国德州仪器青年工程师基尔比(Jack Kilby)将几个锗晶体管芯片粘在一个锗片上,并用细金丝将这些晶体管连接起来——看,这是世界上第一块集成电路。

如果拥有上帝视角,你会为那块粗糙简陋的集成电路欢呼雀跃。因为,你能在手机上阅读这篇文章,也得益于它。

不过在当时,集成电路改变世界的潜力,还有待验证。

42年后,基尔比获得了诺贝尔物理学奖。此时,围绕集成电路发展出的产业产值已经超过了2000亿美元。

德州仪器公司董事会主席这样评价基尔比:如果说有一项发明不仅革新了我们的工业,并且改变了我们生活的世界,那就是他发明的集成电路。

每项发明都开辟新的领域

集成电路与由分立元器件组成的电路相比较,具有体积小、重量轻、功耗低、速度快、可靠性高、成本低等优点。围绕它,逐渐形成了新兴工业技术——微电子技术。

在上世纪60—70年代的世界“冷战”时代,集成电路首先被应用于航天和军事。70年代,微处理器出现;80年代,IBM研制出第一代商用化个人电脑;后来,超大规模集成电路和射频芯片成为现实;中央处理器和图像处理器结合,有了适合于移动智能终端的应用处理器,加上基带芯片功能的拓展,智能手机、平板电脑诞生……

“60年的集成电路发展史,实质上是一部不断发明、不断创新的文明史,每一项新的发明,都开辟了一片全新的应用领域,推动了工业的长足进步。”电子工业出版社总编辑刘九如告诉科技日报记者。

他表示,如今在1平方厘米的硅片上已经可以集成超过50亿个晶体管,“通俗地说,集成电路是我们众多机器设备的心脏;没有心脏,我们周边的众多机器设备就无法使用,比如手机、洗衣机、电冰箱等”。

日益突破的集成电路技术,时刻在影响我们的生活。从互联网时代到移动互联网时代再到人工智能时代,在摩尔定律下,信息产业的更新换代仿佛按下了快进键。

“可以说,集成电路是信息时代的国之重器,经济高质量发展的富国之鼎,保障国家安全的安邦至宝。”刘九如强调。

破了楼兰 前面还有新的楼兰

中国集成电路产业起步并不晚。

50年代中期,正值我国开始实施第一个五年计划。半导体这门新兴科学技术受到了党和政府的高度重视。

1956年,在没有技术资料、没有完整设备的条件下,我国成功研制出了首批半导体器件——锗合金晶体管。1961年我国第一个集成电路研制课题组成立。1965年我国第一代单片集成电路在北京、石家庄和上海等地相继问世。

当时强调的是“自力更生,艰苦奋斗”,各家企业都是在封闭式环境中自行设计、研制、生产和销售。再之后,道路开始曲折。“集成电路丧失了10年左右的时间。起步较早的集成电路产业,机会失去了,落伍了。” 电子工业部第13研究所的金圣东、赵正平在一篇回顾文章中写道。

上世纪70年代中期到80年代初期则是攻关阶段,国家组织了大规模集成电路的三次会战和三次攻关,取得了成绩,但实际收效不大。改革开放后,不少人又认为更新设备是扭转集成电路落后面貌的唯一出路,掀起了国外引进之风。

“它暴露的不是我们有什么问题,它反映的是国家发展阶段的差异。一个还没有完成工业化的国家想发展高新技术产业,确实难度太大。”中科院微电子研究所所长叶甜春在接受科技日报记者采访时表示。

90年代,我国先后实施“908”工程和“909”工程,建立了六英寸晶圆示范线,集成电路封装示范生产线和一批集成电路设计企业。2000年国务院下发《鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》;国内众多芯片制造企业、封装测试企业先后成立;2011年,国务院又下发《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》。

总结来路,叶甜春认为真正的转折点是2008年国家科技重大专项启动。先有研发投入作为积累,建立起可以支撑产业快速发展的技术体系;又有国家集成电路产业投资基金支撑集成电路产业做海外并购,做引进吸收和消化创新,“效果已经显现”。

刘九如坦言,最近社会各界越发关注我国集成电路产业的发展,也是因为我国实施制造强国与网络强国战略,推动制造业转型升级,信息化与信息安全要做到自主可控,引发了各行各业对高性能集成电路芯片的广泛需求。“与此同时,由于关键技术、基础材料、工艺设备的差距,我国集成电路产业还存在受制于人的局面,主要依赖于进口。因此科技界、产业界也纷纷行动,整合资源,凝聚人才,加大投入,推动我国集成电路产业形成发展热潮,也取得了长足进步。”刘九如说。

今年6月,在一场以芯片产业为主题的论坛上,紫光集团全球执行副总裁兼紫光展锐CEO曾学忠指出,芯片是数字时代的基础,而未来全球半导体市场应该是“你中有我、我中有你,互为一体”。需要自主创新,否则没有国际合作的资本;但也不能光靠国际合作,否则解决不了中国芯片产业发展的核心问题。

曾学忠认为,做芯片,就得承受“板凳要坐十年冷”。但他也乐观:“再过一段时间,我相信我们半导体产业会超过别人。” 他说,我国芯片企业应该有这样的想法——不破楼兰终不还。“破了楼兰我们也不还,因为前面还有新的楼兰。”

责任编辑:陶国琪(QT0003)