科技与生产力，芯片在科技界的江湖地位

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最近我国发动机自主研发成功，给各种装备开始换心的消息振奋人心，但是回顾这个历程确是颇为坎坷，可以看出来这种技术密集型的产品是多么的难搞。历史上每个这样的大事件都是举国体制支持下才能搞定的事情。芯片，同样是这样的一种技术密集型的产品，对于我国到底有多重要，在科技界是个什么地位呢？今天咱们来聊一聊。

首先说说我学习完的主要认识，芯片主要作为各种设备的控制系统核心组件，在科技行业中属于高性能计算的一种基础设备，对于信息处理能力至关重要。目前整个控制系统向信息化和智能化方向发展的过程中离不开芯片处理能力的不断升级，从而支撑各种复杂计算软件的运行。而且芯片种类非常繁多，就好像汽车虽然都叫汽车，但是不同场景不同情况下需要的车型各不相同，按照摩尔定律的描述，芯片行业发展速度是非常快的，需要不断升级改进，也就使得这个行业需要持续投入大量的研发费用来升级技术，所以门槛极高。未来芯片还有很大的提升空间，但是这个投入涉及到非常多的学科，绝不是仅仅几个企业就能搞定的事情。

总的来说，科技的发展能够带来生产力的大幅提升，从供给侧让人类衣食无忧，甚至强人工智能可以替代人类去继续探索与改变世界的旅程。芯片作为计算的载体，是实现高性能计算的基础，高性能计算是对信息的处理能力，是认识物质世界运行规律的基础手段。利用规律提高生产效率能够带来生产力的提升，可以用于控制、能源和材料等各个环节。因此，衡量芯片类产品的核心指标就是单位时间单位功耗下的计算能力。

芯片是一种集成电路类的产品，集成电路是用半导体硅为主要材料，经过精密加工制造而成。有一个比较形象的比喻，半导体材料就像造纸材料，集成电路就像纸张，芯片就像书籍，书的类型有很多种，但都是用纸张制作的。而且硅材料在我们的蓝星上是非常多的，因为从岩石、沙子中都可以提炼，在地壳中的含量仅次于氧。半导体材料有一种非常优秀的特质，即导电可控，可以模拟计算所需要的0和1的状态切换。当然半导体材料不只有硅，还有硒等材料，比如第二代半导体材料常用的就是硅材料，而第三代半导体材料则是氮化镓等材料。所谓的第二代半导体材料和第三代半导体材料，是以不同材料特性划分的，适用于不同的情况，倒不是后面的一定比前面的强。就好像你不能说历史类的书比科技类的书好，各有特点而已，咱们就不在技术细节上展开了，非常专业。但是大家可以了解下，第三代半导体因为其材料特性的独特优势，是制造很多关键高端产品的必要部件，非常重要。

说一下摩尔定律，这是个经验规律，是在集成电路行业有极大影响的一种说法，即单位面积内的半导体器件数量每过一段时间就会增加一倍，这个时间段是一种经验的归纳，总的来说表明了半导体的小型化和集成度的发展趋势。好处不言自明，器件密度越大，计算能力越强大。直观的效果就是我们现在的一部手机比当年一个机房中的计算机处理能力都强大，而且当今数据处理的规模和速度都在迅速增加，所以对于芯片计算能力的要求只会越来越高。摩尔定律正在严格意义上已经不那么准确了，但所代表的趋势然在。

未来芯片的发展趋势主要是微细化，即微电子时代。所谓的纳米制程工艺，就是芯片刻蚀的最小尺寸，对于光刻等技术要求极高，目前世界最高水平号称今年量产3纳米制程的芯片，咱们国家的中芯国际据说已经量产14纳米，即将量产7纳米。差距还是比较大的，目前按照整个半导体行业市场占有情况来分析，我国有一个优势一个劣势，优势是我们在几乎所有的环节之中都有公司在做，这是蓝星上唯二的国家。劣势是技术仍然落后，而且还受到先发者的针对性限制，这个时间有人估计是10年左右能够赶上。

这里面涉及到了非常多的环节，下游的终端产品，如手机、汽车等之中所用到的芯片，掌握了这个市场就有很大的话语权，决定使用谁家的产品，众所周知，手机自从华为受到制裁之后，苹果又回归第一，三星仍然虎视眈眈，汽车的特斯拉销量也反映出我们在这个领域仍然有很长的路要走；然后是芯片设计和制造，涉及到了芯片设计、代工制造和封测公司，目前我们在芯片设计和封测方面差距较小，甚至像海思这样的公司已经在一些方面处于第一梯队的水平，但是代工还差距较大；再之后是上游的材料、设备和基础软件，光刻机、EDA大家已经耳熟能详，国外在光学器件、基础物理模型等方面已经长期投入多年，很多细节都是很大代价摸索出来的，我们虽然通过借鉴可以少走弯路，但还是需要时间赶上，材料方面大家听到的比较少，比如光刻胶，这方面日本很厉害，我们也要多学习；最后是原材料了，我们虽然在稀土等某些材料上有一定优势，但是覆盖所有半导体材料方面就不足了，需要从国外大量进口，通过国力支撑来掌握原材料的话语权这条路我们一直在走，不过这不只是钱的问题，反映的是综合的国力。

整体上其实可以看出，高科技行业往往是一种生态式的发展，壁垒非常高，只搞其中一个环节经常会搞不起来，经常是想明白怎么干了，也弄了几个版本的初代产品，但是没有机会持续迭代成为行业顶尖水平，这需要大量应用测试来迭代，既要有钱，还要行业上下游给你机会做，否则没戏。好在我们有足够完整的全行业链条，虽然一直受到制约，但是我们自己决定干的事情，一定没有问题。

简单说到这里，没有放太多数据和专业术语，一方面怕阅读体验不友好，另一方面咱也不是这个专业的，就不班门弄斧了，想深入了解的可以去看看专业资料。

总的来说，科技是未来的重要拼图。借鉴一位科普专家的话，假如一个外星人来到了蓝星，他一定会特别关心这个星球的科技水平如何，因为这才是可能对人家造成威胁的硬实力，比如是能充分利用整个星球的资源，还是能利用多大规模的星系的资源，其次可能才会看他们到底是个什么社会结构、文化历史等等，所以，科技制造才是真正的生产力基础。面向未来，我们一定要支持自己的科技产业发展，一起向上突破，攀爬到科技树的顶端，也一定要实事求是，用科学实事求是的精神做事情，才能走得稳走得远。

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