它體積微小，貌不驚人，卻集高精尖技術(shù)于一體。它作用非凡，應(yīng)用廣泛，是信息產(chǎn)業(yè)的核心和基石。它事關(guān)國(guó)計(jì)民生與信息安全，牽動(dòng)著億萬(wàn)國(guó)人的心。請(qǐng)關(guān)注今日《解放軍報(bào)》的報(bào)道——

芯片示意圖。制圖：扈 嘯

國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院博士扈嘯為您多維度講述——

芯片研發(fā)究竟有多難？

■解放軍報(bào)記者 王握文 通訊員 舒中華 歐陽(yáng)騫

小小的它這般神奇

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，芯片就是一種集成電路，它是通過(guò)微細(xì)加工技術(shù)，把半導(dǎo)體器件聚集在硅晶圓表面上而獲得的一種電子產(chǎn)品。

芯片的奧秘之處，在于它可將多達(dá)幾億個(gè)微小的晶體管連在一起，以類(lèi)似用底片洗照片的方式翻印到硅片上，從而制造出體積微小、功能強(qiáng)大的“集成電路”。

芯片上的晶體管有多小呢？一根頭發(fā)絲直徑長(zhǎng)度能并排放下1000個(gè)，且相互之間能協(xié)同工作、完成指定的任務(wù)。

制造出來(lái)的芯片雖然只有指甲般大小，能耐卻大得驚人。它具有信息采集、處理、存儲(chǔ)、控制、導(dǎo)航、通信、顯示等諸多功能，是一切電子設(shè)備最核心的元器件。

在當(dāng)今信息社會(huì)，芯片無(wú)處不在，生活中凡是帶“電”的產(chǎn)品，幾乎都嵌有芯片。我們每天都離不開(kāi)的手機(jī)，里面的芯片就多達(dá)30個(gè)。如果沒(méi)有芯片，世界上所有與電相關(guān)的設(shè)備幾乎無(wú)法工作。

芯片不僅事關(guān)國(guó)計(jì)民生，而且涉及信息安全。一些西方國(guó)家出于自身利益考慮，將其視為一種貿(mào)易或戰(zhàn)爭(zhēng)的“武器”，輕則通過(guò)禁運(yùn)、限售等措施，制約相關(guān)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重則通過(guò)接入互聯(lián)網(wǎng)芯片的“后門(mén)”，進(jìn)行情報(bào)收集或?qū)嵤┚W(wǎng)絡(luò)攻擊。如前幾年發(fā)生的“棱鏡門(mén)”事件、某大國(guó)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)攻擊伊朗的核電站等，都與芯片有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。因此，芯片不僅是信息產(chǎn)業(yè)的核心，更是信息處理與安全的基石。

信息社會(huì)不可或缺

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，芯片應(yīng)用已延伸到社會(huì)的每個(gè)角落，融入生活的方方面面。從人們?nèi)粘Ｉ钍褂玫氖謾C(jī)、電腦、洗衣機(jī)，到工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)，再到航空航天領(lǐng)域的導(dǎo)航及星載設(shè)備等，哪樣都少不了芯片。

在軍事領(lǐng)域，先進(jìn)武器裝備、指揮信息系統(tǒng)，芯片更是不可或缺。如采集芯片可以使武器裝備擁有“千里眼”“順風(fēng)耳”，信息處理芯片能給武器裝備裝上“智能大腦”，通信芯片能將各種裝備與作戰(zhàn)單元連接起來(lái)進(jìn)行體系對(duì)抗，存儲(chǔ)芯片則能保存各種戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)而進(jìn)行作戰(zhàn)效能和毀傷評(píng)估，等等。芯片已成為影響戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素。

廣泛的應(yīng)用需求，推動(dòng)著芯片技術(shù)的迅速發(fā)展。隨著更好工藝的采用以及片上系統(tǒng)、微機(jī)電集成系統(tǒng)等技術(shù)的進(jìn)步，芯片開(kāi)始進(jìn)入“自組裝”的納米電路時(shí)代，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。

應(yīng)用廣，市場(chǎng)就大。據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年1月至2月，中國(guó)和美國(guó)的芯片市場(chǎng)規(guī)模份額分別為33.10%和19.73%。中國(guó)雖然是全球最大、增長(zhǎng)最快的芯片市場(chǎng)，但許多高端芯片要進(jìn)口。