集成电路深刻改变了人类的生存方式

集成电路的发展历史

集成电路的出现是人类社会的里程碑，迈出电子产品小型化关键性的一步，奠定了电子技术向人类活动多领域延伸的重要技术基础。集成电路的发明为人类社会带来了深远的影响。

1947年，美国贝尔实验室肖克利等3人发明了晶体管，通常这被视为集成电路历史的开端;1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了世界上第一个能工作的集成电路;1959年，仙童半导体公司的诺伊斯开发出了具有交互连接的集成电路。

1963年，美国的工业界科学家发明了电路结构，具有交互连接的集成电路和电路结构奠定了今天集成电路的基础。1965年，戈登·摩尔就预测，在未来的一段时间之内，集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能每隔两年翻一倍。这就是大名鼎鼎的摩尔定律，到今天为止，集成电路的发展依然遵循这一预测。

王志华表示，作为集成电路的载体，芯片被大量地复制才能使成本降低，正是由于成本降了，我们普通大众才得以享受到信息社会各种各样的信息服务。

1967年，登纳德发明了动态随机存取存储器，这项发明奠定了计算机时代的基础。而后，曾在贝尔实验室工作的微电子专家施敏和姜大元，发明了非挥发性存储器，使得存储器所存储的信息在电源关掉之后依然能长时间存在，不易丢失。

1971年，人们对计算机的需求越来越迫切。微电子学家霍夫发明了首枚微处理器芯片。而后，微电子学家胡正明提出了一种用平面工艺实现的立体三维晶体管结构，可以说今天主流的28纳米以下的数字工艺都是胡正明的发明所引领的。

第四族特质的半导体

半导体是制造集成电路的材料，芯片是半导体元件产品的统称，是集成电路的载体，由晶圆分割而成。芯片（chip）的英文单词和薯片是一样的。不同的是，芯片是物理上不存在的。为什么说芯片在物理上不存在呢？

王志华解释，通常我们制造集成电路所需要的材料是硅材料，硅材料在元素周期表里处于第四族，比硅偏左的是绝缘体，比硅偏右的是导体，中间材料叫半导体。半导体是制造集成电路的材料，本质上和集成电路有密切相关性。常见的主流半导体是锗和硅，使用比较多的是硅材料，当然硅材料有优点也有缺点。所以，人们试图用它左边的第三族和右边的第五族以制造化合物的方式做成具有第四族特质的半导体。

集成电路是信息产业的支撑

集成电路是工业社会的“粮食”，是信息产业的支撑，是国家安全的保障，是知识产权的有效载体。

集成电路为什么是工业社会生产的“粮食”？集成电路具有渗透率强的特性，可以说如同水银泼地般无孔不入。在科学技术史上，和集成电路直接竞争的技术无一例外，都是失败者。比如我们之前存声音用的磁带、存圖像用的录像带、传递数据用的磁盘，今天都被电子存储盘所替代。

正是由于这样的特征，使得集成电路渗透到我们工业界的各个方面，而且几乎是不可缺少的。2021年，很多汽车制造商都宣布停产，其中最重要的原因是芯片供应不足。因此对工业产品来说，芯片就是粮食。

众所周知，粮食生产要符合自然规律。俗语也说“人误地一时，地误人一年”，其实，芯片的生产也要符合一定的生产周期。芯片从设计到制造研磨版上工艺线，如果说我们用28纳米的工艺来测算，大约需要600多道工序，经过约100天的时间才能制造完成。

高技术建立在现代自然科学理论和最新工艺技术基础上

王志华提到，集成电路是人类社会发展到一定阶段的产物，它在人类社会将会永远存在。为什么这么说呢？人类社会发展过程产生了很多重要技术，第一类是种植、养殖业。人类以前是逐草而生，当有了种植业，人们开始定居，才逐渐发展成后来的文明;有了养殖业，才满足了人们对蛋白质的需求。

种植和养殖技术都是人类发展的重大技术，它不是新技术，也不全是高技术。什么叫高技术？高技术的概念来源于美国，它是一个历史的、动态的、发展的概念。国际上对高技术比较权威的定义是：高技术是建立在现代自然科学理论和最新的工艺技术基础上，处于当代科学技术前沿，能够为当代社会带来巨大经济、社会和环境效益的知识密集、技术密集技术。王志华提到，如果能在北纬50度的冬天种出黄瓜来吃，那就是高技术。但是能在夏天的北京种出黄瓜，就一定不是高技术，也不是新技术。

第二类技术就是人类对材料的加工技术。加工技术使得人类能够造出蒸汽机、造出内燃机、造出飞机、造出火箭。像车铣刨磨柱这样的加工工艺不会随着人类文明的进展而消失，不会因为信息技术的出现而被淘汰，它会伴随着人类永久存在。

第三类是能源传输，也就是我们常说的电力。能源输送能把能源从内蒙古的坑口电站传输到华北电网，这种技术虽然有几百年的历史了，但是它会永远存在，因为它一直在演变。

王志华表示，集成电路和集成电路支撑的信息产业值得我们和我们的后辈去努力，先解决有没有的问题，有了以后就解决好不好的问题，这是一个长期的过程。

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