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集成電路 創(chuàng)新100 | 清華大學(xué)王志華:芯片是工業(yè)的糧食、安全的根本

00:觀點(diǎn)

糧食,是人的生命的保障,糧食安全是國家安全的重中之重,糧食的足量生產(chǎn),不能掌控在別人手中,糧食的安全生產(chǎn),不是單純的經(jīng)濟(jì)問題,不應(yīng)該只靠資本驅(qū)動的利益最大、不能只依靠資金效率最高來維系糧食的生產(chǎn)。2013年12月中央農(nóng)村工作會議提出要確保糧食安全,堅守18億畝耕地紅線在此后的一號文件中多次提及。這表明,國家對糧食的安全生產(chǎn)的保障,有清醒的認(rèn)識,有清晰的路徑。時至今日,耕地紅線依舊是基層的重要工作。

芯片,是工業(yè)的核心、產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),是工業(yè)生產(chǎn)的糧食。無論是新興的信息產(chǎn)業(yè)及經(jīng)過信息化改造的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),芯片或者說集成電路都是不可替代的關(guān)鍵部件。國際關(guān)系變化中的貿(mào)易爭端、技術(shù)封鎖等集成電路,使得我國上下都知道了芯片是“卡脖子”技術(shù)。但對芯片的重視,是不是會做到像重視糧食安全一樣的重視,是不是會長期堅持,是不是會好了傷疤忘了疼,都尚未可知。但愿此后,外國人對芯片不“卡脖子”之后,國人依然重視集成電路的安全生產(chǎn)。

可以預(yù)見,在近期未來,由于國外產(chǎn)業(yè)鏈的需求,某些芯片的禁運(yùn)有可能會放松,但這波禁運(yùn)過去,若從政府到民間、從工業(yè)到商業(yè),都對這覆車之戒沒有產(chǎn)生永久記憶,則再過數(shù)年或者數(shù)十年,再來一遍新的卡脖子也未可知。

01:歷史“悠久”

糧食:

人類有意識的利用自然的早期最重要成果,是人類馴化植物、動物。植物的馴化種植,為人類的生存、延續(xù)帶來了革命性的影響。

芯片:

1947年貝爾實(shí)驗室發(fā)明晶體管。1956年William Shockley、John Bardeen、Walter Brattain獲諾貝爾物理獎。1958年仙童公司的Robert Noyce與啟和科技的Jack Kilby同期試圖將多個晶體管在同一個襯底上制造出來,從而發(fā)明了集成電路。2000年Jack Kilby因為集成電路技術(shù)的發(fā)明獲諾貝爾物理獎。Robert Noyce由于活的不夠長,英年早逝,與獲得諾貝爾物理獎擦肩而過。晶體管與集成電路發(fā)明,創(chuàng)造出、并支撐了智能化的信息產(chǎn)業(yè),改造了傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè),對農(nóng)業(yè)、工商、運(yùn)輸、服務(wù)業(yè)帶來了革命性的影響。

02:社會需求

糧食:

糧食,是人類賴以生存的必須品,沒有糧食,人類不能存活延續(xù)。人類對糧食的需求是多種多樣的。先不說主糧的水稻、小麥。各種油料作物、各種蔬菜水果,都是人類生活,特別是健康的生活不可或缺的。在糧食充足的時代,人們可以(釀酒)喝酒、(養(yǎng)豬)吃肉,在糧食短缺的時代,生活的質(zhì)量定會下降,某種意義上說,湊合著活著。

芯片:

芯片是現(xiàn)代工業(yè)的糧食。沒有芯片,信息產(chǎn)業(yè)無法高速運(yùn)行,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也無法正常維持,這一點(diǎn)不需要論證。需要知道的是,工業(yè)產(chǎn)品中需要各式各樣的芯片。包括存儲器、運(yùn)算器(CPU、DSP、GPU)等高集成度、單品種就大量需求的芯片產(chǎn)品;也包括模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器、數(shù)模-模數(shù)變化器、功率放大器等多品種、多性能產(chǎn)品。對絕大部分電子產(chǎn)品,多種類的芯片是必須的,但有時候芯片的性能是“打折扣”湊合著用的。

03:生長(制造)時間

集成電路_集成運(yùn)放組成的電壓比較器電路_集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路

糧食:

眾所周知,糧食是春播秋收。糧食的再生產(chǎn),需要一整年的周期。植物種子從播種入地,到成熟收獲需要幾個月的時間。水稻的生長期約為100天左右;冬小麥秋天播種,第二年夏天收獲,竟然需要8個月。俗語“人誤地一時,地誤人一年”,意味著人類從遠(yuǎn)古就知道糧食的安全生產(chǎn),不能臨時抱佛腳。發(fā)現(xiàn)無米下鍋再耕地播種,肯定會餓死。

芯片:

少有人知,芯片雖然是工業(yè)產(chǎn)品,芯片的生產(chǎn)也需要大致100天時間。假定集成電路的制造工廠已經(jīng)就緒,就是說蓋廠房、裝設(shè)備、調(diào)整工藝已經(jīng)完善穩(wěn)定;再假定芯片的設(shè)計工作也已經(jīng)完成,還假定采用28nm 標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,從生產(chǎn)廠啟動芯片制造的第一道工序開始,先后大約經(jīng)過695道工序,硅片在車間的生產(chǎn)線上行程約200公里,經(jīng)過大約100天的時間才能完成制造。這還沒有計算測試、封裝,運(yùn)輸?shù)秸麢C(jī)廠的物流時間。從這個意義上講,人們至今剛剛明白芯片的安全生產(chǎn)需要時間提前量。發(fā)現(xiàn)沒有芯片供應(yīng)再“建廠”,整機(jī)行業(yè)也會“餓死”。


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