芯片,又名微电路、集成电路,简单的理解就是一块将晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件与布线互连并集成在一起的极小硅晶片。芯片虽小,却是“国之重器”,素有“工业粮食”之称,类似于人类大脑的角色。尤其是在加快新兴基础设施建设、推动现有基础设施数字化改造的背景下,芯片进一步成为发展5G、人工智能、物联网、自动驾驶、工业互联网等领域必不可少的基石。
芯片中常说的28纳米、14纳米、7纳米、5纳米,指的是芯片工艺制程,也就是集成的晶体管尺寸,纳米数越小意味着同样大小的芯片可以承载更多的晶体管,意味着芯片能够达到更高的性能、更低的功耗、更低的成本,这也是芯片朝着更低纳米数发展的主要原因,每一次纳米级的进步都是人类科技挑战极限、战胜极限的伟大跨越。比如,5纳米工艺制程,相当于把一根头发均匀劈成1万根,每根直径约为5纳米。
芯片从设计到制造、测试、封装等,需要产业链上下游多家公司配合,经过上千道工艺才能完成。制造芯片要靠软件和硬件来支撑,软件代表设计,就是架构设计能力;硬件代表制造,就是制造工艺水平。不论是软件还是硬件,我们国家都起步较晚,难以短时间达到世界顶尖水平。
“十三五”时期,我国芯片产业发展突飞猛进,生产能力和市场规模都呈现出一番新景象,已逐步涌现出以飞腾、鲲鹏、龙芯等为代表的领军企业,产业链整体水平得到显著提升,创新能力也得到快速增强。但无论是“中兴之殇”还是“华为之痛”,无一例外地揭示出我国“缺芯”痼疾仍在。
芯片是我国最典型的“卡脖子”领域。一方面,“卡”在软件上,即架构设计能力受控,芯片设计需要依赖电子设计自动化工具,而能够提供该软件服务的企业大多在美国;另一方面,还“卡”在硬件上,即制造工艺受控。制造芯片需要依赖光刻机,而世界上约80%的光刻机生产被荷兰垄断,剩余约20%分别被日本和美国霸占。芯片光刻难度非常之大,就好比短跑世界冠军博尔特边百米冲刺,边在一粒米上画张择端的《清明上河图》。
当前,新一轮信息技术革命加速演进,芯片技术逐渐成为国际间争夺生存权、发展权和话语权的焦点。迎接“芯”挑战,自主研发“中国芯”将成为我国科技自立自强、摆脱“卡脖子”困境的“杀手锏”。目前,我国正积极开展芯片设计、制造、封测和高端通用芯片的系统攻关,同时瞄准人工智能、5G和万物互联等新兴应用,突破“超摩尔时代”的芯片技术,抢占全球制高点。
迈向“芯”征程,未来五年是我国芯片产业进入高质量发展快车道的关键时期。世上没有速效救“芯”丸,征途漫漫,唯有奋斗。我国将不断创新技术路线,提升制造工艺水平,力争实现“变道超车”式的并跑,重点发展尚处于“起跑线”上的新技术,致力于开辟“新赛场”获得领跑技术,探索出一条顺应时代要求、具有中国特色、引领未来发展,具备“抗制裁、抗脱钩”能力的创“芯”之路。
(作者单位:江苏省科学技术发展战略研究院)
责任编辑:王昆鹏