中國超算“神威·太湖之光”裝配國產(chǎn)芯片，多次蟬聯(lián)世界冠軍。（資料圖片）

工作速度是英特爾最先進(jìn)的14納米商用硅材料晶體管速度的3倍，而能耗只是其四分之一。這是北京大學(xué)教授彭練矛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)前不久研制出的碳納米晶體管優(yōu)異的性能指標(biāo)，意味著中國科學(xué)家有可能研制出以此類晶體管為元器件的商用碳基芯片，有望在芯片研制技術(shù)上趕超國外同行。

研制出碳納米晶體管無疑是我國科學(xué)家奮力追趕世界先進(jìn)水平的征途中取得的一個(gè)重大勝利，是中國信息科技發(fā)展的一座新里程碑。從進(jìn)入新世紀(jì)以來，特別是2008年以來，中國致力于打造自己的高端芯片產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過持之以恒的努力，中國芯片的研發(fā)不僅取得了階段性成果，而且在國際芯片最前沿的碳納米晶體管研制領(lǐng)域取得了重大成果，為向世界一流水平邁進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

現(xiàn)代信息社會(huì)的根基

“芯片”是我們耳熟能詳?shù)默F(xiàn)代信息科技熱詞之一，但它究竟是什么呢？在沒有回答這些問題之前，讓我們先熟悉一下“集成電路”。“集成電路”是一種微型電子器件或部件。人們采用一定工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連在一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)一大步。“芯片”一般是指集成電路的載體，是集成電路經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試后的結(jié)果。可以說，“集成電路”和“芯片”所指的內(nèi)容本質(zhì)上是一致的，只是描述的重點(diǎn)和角度不同，前者強(qiáng)調(diào)的是電路的設(shè)計(jì)和布局布線，后者則強(qiáng)調(diào)電路的集成、生產(chǎn)和封裝。因此也可以說，中國芯片的發(fā)展歷程和水平就是中國集成電路的發(fā)展歷程和水平。

“芯片強(qiáng)則產(chǎn)業(yè)強(qiáng)，芯片興則經(jīng)濟(jì)興，沒有高端芯片就沒有真正的產(chǎn)業(yè)安全和國家安全。”這是中國科學(xué)院微電子研究所所長葉甜春對芯片重要性的清晰認(rèn)知和高度概括。他說，在當(dāng)今信息時(shí)代，集成電路技術(shù)是最重要、最基礎(chǔ)的技術(shù)，可以說是信息時(shí)代的基石。無論是計(jì)算機(jī)、手機(jī)、家電，還是汽車、高鐵、電網(wǎng)、醫(yī)療儀器、機(jī)器人、工業(yè)控制等，產(chǎn)品核心和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的載體都是集成電路。沒有集成電路產(chǎn)業(yè)支撐，信息社會(huì)就失去了根基。這也是集成電路被喻為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”的原因所在。

自主創(chuàng)新，自強(qiáng)自立

正是深刻認(rèn)識(shí)到芯片技術(shù)和集成電路技術(shù)在現(xiàn)代信息技術(shù)革命中的戰(zhàn)略價(jià)值，中國發(fā)起了依靠自主創(chuàng)新，打破西方發(fā)達(dá)國家技術(shù)限制封鎖，實(shí)現(xiàn)芯片“突圍”的自強(qiáng)運(yùn)動(dòng)。葉甜春介紹說，長期以來，在集成電路發(fā)展方面，西方發(fā)達(dá)國家對我們嚴(yán)格封鎖限制。

為打破困局，從根本上實(shí)現(xiàn)信息科技產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展，2000年，國務(wù)院印發(fā)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，這標(biāo)志著中國集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入真正起步階段。根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》，2008年，我國將“核高基”（核心電子器件、高端通用芯片、基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品）和“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”分別列入國家科技重大專項(xiàng)并開始實(shí)施。2014年，《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》頒布，并成立了首期規(guī)模為1200億元的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金。這些舉措旨在充分發(fā)揮社會(huì)主義制度集中力量辦大事的優(yōu)勢和市場機(jī)制的作用，力圖實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略性突破。經(jīng)過多年臥薪嘗膽，“中國芯”取得了一批驕人成果，基本實(shí)現(xiàn)了自強(qiáng)自立。

今年6月發(fā)布的國際超級(jí)計(jì)算機(jī)排名中，中國“神威·太湖之光”再次奪冠，而鑄就其冠軍之尊的是地道的“中國芯”，在其小小薄塊上，集成了260個(gè)運(yùn)算中心，數(shù)十億晶體管。其單芯片計(jì)算能力相當(dāng)于3臺(tái)2000年世界頂級(jí)超算。除了神威之外，中國還擁有了龍芯、海思、展訊等一批知名芯片公司和其性能優(yōu)秀的產(chǎn)品。這些成就得益于我國集成電路技術(shù)的大發(fā)展。葉甜春總結(jié)說，通過實(shí)施相關(guān)專項(xiàng)，集成電路高端裝備和材料從無到有，填補(bǔ)了產(chǎn)業(yè)鏈空白，形成良性發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)；制造工藝與封裝集成由弱漸強(qiáng)，技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)跨越，國際競爭力大幅提升，制造的智能手機(jī)、通訊設(shè)備、智能卡等芯片產(chǎn)品大批量進(jìn)入市場；創(chuàng)新發(fā)明不斷涌現(xiàn)，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

瞄準(zhǔn)最前沿

據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年，中國集成電路進(jìn)口逾3425億塊，金額超2270億美元，接近于同期原油進(jìn)口額的兩倍，而集成電路出口額約為614億美元，存在很大逆差。這說明，中國作為全球信息產(chǎn)業(yè)基地，雖然已在一定程度上滿足了自身對集成電路的需求，并開始參與國際市場競爭，但是總體而言，依然缺乏高端芯片產(chǎn)品。

正如葉甜春所指出的那樣，今天雖然已經(jīng)站在新的起點(diǎn)上，但是“中國芯”依然處在艱苦的“爬坡”階段。一方面，集成電路科技和產(chǎn)業(yè)仍然與發(fā)達(dá)國家存在較大差距，整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍然很小，創(chuàng)新能力和水平有待進(jìn)一步提高。另一方面，國外加大了技術(shù)封鎖力度，設(shè)置更多障礙。2015年，美國以超算芯片出口審核為名，事實(shí)上下達(dá)了對華出口禁令。2016年，美國打著維護(hù)“國家安全”的幌子，全然不顧自由貿(mào)易原則，不僅導(dǎo)致清華紫光收購美國鎂光失利，而且“扼殺”了中國投資基金對德國芯片企業(yè)的收購。

中國將繼續(xù)是全球最有活力的經(jīng)濟(jì)體，中國市場將繼續(xù)是世界信息產(chǎn)業(yè)最大市場，這些必將賦予“中國芯”和集成電路科技和產(chǎn)業(yè)更多爬坡過坎的能量。而在實(shí)施國家科技重大專項(xiàng)過程中積累了“創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、金融鏈”協(xié)同發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，摸索出“下游考核上游，整機(jī)考核部件，應(yīng)用考核技術(shù)，市場考核產(chǎn)品”的考核機(jī)制，為進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作為“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項(xiàng)技術(shù)總師，葉甜春透露說，專項(xiàng)已經(jīng)在14納米裝備、工藝、封裝、材料等方面進(jìn)行了系統(tǒng)部署，預(yù)計(jì)2018年將全面進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。“十三五”時(shí)期，專項(xiàng)將重點(diǎn)支持7-5納米工藝以及三維存儲(chǔ)器等大宗戰(zhàn)略性產(chǎn)品和國際先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)。

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)到2030年將達(dá)到國際先進(jìn)水平，一批企業(yè)將進(jìn)入國際第一梯隊(duì)，實(shí)現(xiàn)最終跨越。集成電路制造技術(shù)代表當(dāng)今世界微細(xì)制造的最高水平，可謂集人類超精細(xì)加工技術(shù)之大成。可以期待的是，隨著科研人員和信息產(chǎn)業(yè)界的努力，中國在集成電路超精細(xì)加工領(lǐng)域?qū)⑾蛑咚酵M(jìn)，強(qiáng)勁的“中國芯”將有望造福全世界。