教育部1月13日發(fā)文內(nèi)容

我國(guó)教育部近日發(fā)文中，明確了“交叉學(xué)科”門(mén)類(lèi)做法，下設(shè)“集成電路科學(xué)與工程”，并“國(guó)家安全學(xué)”，均作為一級(jí)學(xué)科發(fā)展，成為培養(yǎng)我國(guó)創(chuàng)新型人才、解決集成電路產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問(wèn)題的重要舉措。將“集成電路”與“國(guó)家安全”并舉，其意味就已經(jīng)不言自明，充分體現(xiàn)了我國(guó)科研重心對(duì)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(guó)家安全？

首先我們需要了解，什么是集成電路。集成電路，或稱(chēng)，微電路、微芯片、芯片，這樣一說(shuō)，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(guó)芯”——但這還不夠，至少對(duì)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(yǔ)”般惦記著的芯片。

集成電路無(wú)處不在

那么芯片、芯片，究竟是用來(lái)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(chēng)之為“處理器”。是的，也包括我們常說(shuō)的，手機(jī)處理器，這也是我們選購(gòu)手機(jī)的關(guān)鍵所在，同時(shí)也決定了這個(gè)手機(jī)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(lái)龍去脈，就能夠有一個(gè)直觀感受的。當(dāng)然，除了手機(jī)，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(gè)世紀(jì)的發(fā)展之后，已經(jīng)變得隨處可見(jiàn)，無(wú)孔不入了。目前最先進(jìn)的集成電路，換句話說(shuō)，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(jī)、電腦、各種存儲(chǔ)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(gè)用戶家庭電路網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)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(jì)全球化之勢(shì)不可當(dāng)?shù)慕裉?，在不知不覺(jué)之中，我們作為社會(huì)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。或許正是“中國(guó)制造”大為流行，讓我們有些忽視了“創(chuàng)造力”的重要性，因?yàn)槲覀兛吹降?，往往都是印著“made in China”的外殼，看不到內(nèi)核的設(shè)計(jì)，才是產(chǎn)品的“靈魂”，產(chǎn)品的“芯”，以及產(chǎn)品真正的價(jià)值。

直到我們的華為意識(shí)到這一點(diǎn)，開(kāi)始大有所為之時(shí)，眼紅華為紅利、落后于其5G的美國(guó)，開(kāi)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(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性。其中的癥結(jié)，就在于芯片的制造機(jī)器，光刻機(jī)。一提到光刻機(jī)，大家就如經(jīng)當(dāng)頭棒喝一般，了解到集成電路學(xué)、或說(shuō)芯片學(xué)的重要意義——它就是孕育光刻機(jī)這顆明日珍珠的溫床。

荷蘭光刻機(jī)

當(dāng)集成電路學(xué)被設(shè)置為一級(jí)學(xué)科，聚焦芯片的來(lái)龍去脈（包括光刻機(jī)）之時(shí)，中科院其實(shí)已經(jīng)從宏觀的角度，另辟了一條，具有中國(guó)特色的蹊徑，來(lái)解決被光刻機(jī)“卡脖子”的國(guó)產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)出路問(wèn)題。之所以具有中國(guó)特色，是因?yàn)樵谛酒谱鞴に嚿希覀冞x擇了與芯片大國(guó)美國(guó)不同的制作材料——石墨烯。

北大研究團(tuán)隊(duì)、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(guó)硅谷之所以被稱(chēng)為“硅谷”，很大程度上得益于美國(guó)研發(fā)的硅基芯片蘊(yùn)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(diǎn)——碳納米管自身材料性能遠(yuǎn)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?yàn)槭褂锰技{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(duì)碳納米管內(nèi)部充滿雜質(zhì)、影響材料傳到效率的問(wèn)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(cè)試結(jié)果表明，這種新材料的傳導(dǎo)性能，遠(yuǎn)超同等材料工藝的硅基晶體管集成電路，被認(rèn)為是中國(guó)碳基芯片的希望，是世界芯片革命中第一梯隊(duì)力量。此外，這種碳基芯片的創(chuàng)造，或許還能助我們繞過(guò)美用光刻機(jī)，尋求光刻機(jī)生產(chǎn)的新出路。所以說(shuō)，”中國(guó)芯“不是夢(mèng)，它正在路上！
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