教育部1月13日發(fā)文內(nèi)容
我國教育部近日發(fā)文中,明確了“交叉學(xué)科”門類做法,下設(shè)“集成電路科學(xué)與工程”,并“國家安全學(xué)”,均作為一級學(xué)科發(fā)展,成為培養(yǎng)我國創(chuàng)新型人才、解決集成電路產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題的重要舉措。將“集成電路”與“國家安全”并舉,其意味就已經(jīng)不言自明,充分體現(xiàn)了我國科研重心對于集成電路發(fā)展的高度重視。
集成電路的發(fā)展,何以危及國家安全?
首先我們需要了解,什么是集成電路。集成電路,或稱,微電路、微芯片、芯片,這樣一說,大概很多人就明白了,集成電路學(xué)是研究什么的——研究如何造“中國芯”——但這還不夠,至少對于其中的關(guān)竅還不夠清楚。集成電路,顧名思義,將電路“集大成”,也就是將電路集中在半導(dǎo)體材料表面,從而制造出我們口中“吶吶自語”般惦記著的芯片。
集成電路無處不在
那么芯片、芯片,究竟是用來做什么的?
芯片,顧名思義,以“心”為底,就是一些電子設(shè)備、數(shù)碼產(chǎn)品的“心”、的“腦”,我們稱之為“處理器”。是的,也包括我們常說的,手機處理器,這也是我們選購手機的關(guān)鍵所在,同時也決定了這個手機入手之后是不是真的好用、耐用。這是不需要了解芯片本身的來龍去脈,就能夠有一個直觀感受的。當(dāng)然,除了手機,很多使用“系統(tǒng)”,或者存在“設(shè)置”的東西,都需要集成電路,也就是“芯片”的控制。
現(xiàn)在的集成電路,在短短半個世紀的發(fā)展之后,已經(jīng)變得隨處可見,無孔不入了。目前最先進的集成電路,換句話說,也就是設(shè)備控制系統(tǒng),能夠控制的范圍很廣,諸如數(shù)字微波爐、手機、電腦、各種存儲器,以及特殊用途的集成電路,都能夠一“芯”掌握,足以構(gòu)成一個用戶家庭電路網(wǎng)絡(luò)中的無形指揮者。
小小電路板的巨大”凝聚力“
集成電路產(chǎn)業(yè)出路的癥結(jié)所在
在科技發(fā)展的今天、在經(jīng)濟全球化之勢不可當(dāng)?shù)慕裉欤诓恢挥X之中,我們作為社會主體,已經(jīng)深陷于這些或高端或低端地電子產(chǎn)品之中,并享受著智能化的生活,便捷豐富的現(xiàn)代生活?;蛟S正是“中國制造”大為流行,讓我們有些忽視了“創(chuàng)造力”的重要性,因為我們看到的,往往都是印著“made in China”的外殼,看不到內(nèi)核的設(shè)計,才是產(chǎn)品的“靈魂”,產(chǎn)品的“芯”,以及產(chǎn)品真正的價值。
直到我們的華為意識到這一點,開始大有所為之時,眼紅華為紅利、落后于其5G的美國,開始宣布收回華為芯片的技術(shù)支持與出口,這才讓我們意識到問題的嚴重性。其中的癥結(jié),就在于芯片的制造機器,光刻機。一提到光刻機,大家就如經(jīng)當(dāng)頭棒喝一般,了解到集成電路學(xué)、或說芯片學(xué)的重要意義——它就是孕育光刻機這顆明日珍珠的溫床。
荷蘭光刻機
當(dāng)集成電路學(xué)被設(shè)置為一級學(xué)科,聚焦芯片的來龍去脈(包括光刻機)之時,中科院其實已經(jīng)從宏觀的角度,另辟了一條,具有中國特色的蹊徑,來解決被光刻機“卡脖子”的國產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)出路問題。之所以具有中國特色,是因為在芯片制作工藝上,我們選擇了與芯片大國美國不同的制作材料——石墨烯。
北大研究團隊、中科院另辟蹊徑
在2020年12月,中科院就宣布成功研發(fā)出了8英寸石墨烯單晶晶圓(芯片)。石墨烯晶圓是一種是一種碳基芯片,而美國硅谷之所以被稱為“硅谷”,很大程度上得益于美國研發(fā)的硅基芯片蘊含著世界領(lǐng)先的芯片技術(shù)。據(jù)信,碳基芯片的性能以及穩(wěn)定性,比起傳統(tǒng)硅基芯片都有很大的提升,性能上甚至提高了十倍,這是受學(xué)界普遍觀點——碳納米管自身材料性能遠優(yōu)于硅材料——的理論指導(dǎo)。
8英寸石墨烯單晶晶圓
而碳基芯片之所以還未大行其道,是因為使用碳納米管的關(guān)鍵步驟,在2020年末才得到北大彭練矛教授課題組解答——針對碳納米管內(nèi)部充滿雜質(zhì)、影響材料傳到效率的問題,提出了全新的提純和組裝辦法,從而制備出高密高純度的半導(dǎo)體陣列納米管材料,測試結(jié)果表明,這種新材料的傳導(dǎo)性能,遠超同等材料工藝的硅基晶體管集成電路,被認為是中國碳基芯片的希望,是世界芯片革命中第一梯隊力量。此外,這種碳基芯片的創(chuàng)造,或許還能助我們繞過美用光刻機,尋求光刻機生產(chǎn)的新出路。所以說,”中國芯“不是夢,它正在路上!
責(zé)任編輯:tzh
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