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信息時代不會被取代 ， 支撐信息時代的集成電路也不會被取代 。
在2025 IC WORLD高峰論壇上 ， 清華大學集成電路學院教授、IEEE Fellow、中國電子學會會士、中國通信學會會士王志華發表了題為《智能時代的中國集成電路--漫談產業的歷史、現狀與未來》的演講 。 演講傳達了以下重要信息：
? 第一 ， 信息時代不會被取代 ， 支撐信息時代的集成電路也不會被取代；
? 第二 ， 中國的行業還很弱小 ， 需要持續支持；
? 第三 ， 按照規律 ， 在技術發展晚期一定會給后來者帶來新的機會 。
集成電路是不可替代的技術經常有人問 ， 什么是芯片？從狹窄定義上來講 ， 用電的方式控制電子的運動 ， 實現信息的獲取、處理 ， 傳輸和存儲 ， 滿足人類應用需求的系統 ， 叫做集成電路 ， 也可以叫做芯片 。
上圖展示了在不同時代勞動力的分布 ， 也隱含了GDP的分布 。 通過這張圖 ， 王志華教授想表述一個觀點 ， 人類對信息處理的需求是不可以被替代的技術 。 在農耕時代發明的種植業和養殖業 ， 如今是否被替代？答案是no 。 在工業時代形成的工業加工技術 ， 如今是否被替代？答案是no 。 那么 ， 在信息時代對信息的獲取、處理、存儲傳輸技術是不是將來會被替代？答案也一定是no 。 未來 ， 人類一定會有更多的發明和更新的技術 ， 但是過去已有的技術 ， 尤其是重要技術是不會被替代 。 既然信息技術不可被替代 ， 那么集成電路也不可被替代 。
在信息時代 ， 第一代應用是助聽器 ， 便攜式收音機 。 右上角是一個晶體管做的收音機 ， 整個1950年代 ， 美國軍方看到了晶體管的巨大潛力 。 其堅固、可靠、省電的特性對便攜式電臺、聲納系統、導彈至關重要 。 軍方的大量訂單是驅動早期晶體管技術發展和產能擴張的主要力量 。 1950年代中后期 ， 1955年 ， IBM推出IBM608 ， 這是第一款完全使用晶體管而非真空管的商用計算機 。 晶體管計算機更小、更快、更可靠 ， 標志著計算機“第二代”的到來 。
在信息時代的早期 ， 集成電路依然是其核心 。 可以說 ， 集成電路及晶體管的出現 ， 支撐了那個時代的信息產品 。 而在智能時代 ， 我們仍然需要集成電路支撐信息的獲取、處理存儲和傳輸 。
【清華大學集成電路學院教授王志華：智能時代的中國集成電路】
在日常生活中 ， 我們常用十進制 ， 但在計算領域卻未必要用十進制 ， 例如 ， 算盤用的就是五進制 。 那么 ， 在今天的時代 ， 用什么方式去實現計算最方便？顯然用兩個狀態 ， 即開關的通和斷 ， 來表述數學上的兩進制是最方便的實現方式 。 因此人們推演了另外一套符號體系 ， 就是布爾代數 。
在十進制里 ， 有加減乘除運算符來完成人類所需要的計算 。 那么在二進制里 ， 用與、或、非也可以實現人類所需要的計算 。 如右上角圖所示 ， 圖一用2個晶體管可以實現非 ， 圖二用4個晶體管實現或 ， 圖三用4個晶體管實現與 。 總而言之 ， 人類所需要的全部計算都可以用晶體管的互聯實現 。
如何用最簡單的方式實現開關？我們就需要半導體 。 本征半導體是1個原子核周圍有4個電子 ， 兩個原子湊在一起 ， 就用共價鍵的方式實現了一個絕緣的本征半導體 ， 如果在里邊摻上5價的磷 ， 那么就可能多出一個電子 ， 就變成了導體 。 如果摻上一個4價的硼 ， 它也形成了導體 ， 一個是電子導電 ， 一個是空穴導電 。 因此我們得出結論 ， 做開關需要半導體 。
為何又形成了一個以硅為核心的計算設備？最簡單的一個原因就是硅的加工方法相對容易 。 集成電路的加工過程是4步工藝的迭代 ， 遮擋、選擇性曝光、選擇性刻蝕 ， 摻雜清洗 。 其中 ， 遮擋是非常重要的步驟 ， 其最簡單的方法就是用二氧化硅 ， 這使得硅材料成為集成電路不可替代的材料 。
其次 ， 硅材料價格非常便宜 。 以大米作為參照 ， 每千粒約為25克 ， 10億粒約為25000kg ， 按照每千克5元的價格 ， 約為25000元 。 而用先進工藝制作的10億粒晶體管價格小于4美元 。
中國的集成電路該如何發展？請思考一個問題 ， 如果現在全世界半導體產值不再增加會如何？這就涉及到了內生增長 ， 例如現在購買iPhone17 ， 未來再買手機一定不會再買這個手機 ， 其中的芯片至少要換掉一半 ， 這就是內生增長 。
那么 ， 當前中國集成電路情況發展如何呢？以下圖片從多個角度對比了國內外公司的營收情況 ， 可以看出中國集成電路企業還很弱小 ， 需要持續的支持和關注 。
如何發展呢？首先 ， 存量市場不能放棄 ， 成熟工藝的集成電路應該做到有市場競爭力 。 如果中國想要成為世界集成電路的大國 ， 那么就需要有半壁江山 ， 這就意味著6000億美元中要占據一半 。 目前海外公司占據5000多億美元 ， 要想在這個存量市場里漲到一半是非常困難的 ， 因此必須要關注存量市場競爭 ， 并與海外公司競爭 。
其次要關注增量市場 ， 創造增量市場的創新性的應用永遠存在 。 以超百億美元的CMOS圖像傳感器為例 ， 在20年前這個產業根本不存在 ， 那時是化學膠片 。 而現在CMOS圖像傳感器有很多應用 ， 包括汽車、消費電子產品、航空航天、醫療設備、軍事設備和航空航天等 ， 在移動設備和汽車應用的驅動下 ， 2015年~2021年 ， CMOS圖像產業的復合年增長率為10.4% ， 預計市場規模將從2015年的100億美元增長到2025年的336億美元 。
中國發展集成電路要充滿信心 ， 而這信心可能來源于這三方面 ， 第一是技術的擴散是天意 ， 想阻止技術擴散靠封鎖是無法實現的；第二是在技術發展的晚期 ， 努力投入可能會改進 ， 但改進得會很慢；第三是新的地緣政治安全性 ， 給中國的后起企業帶來了新的機會 。
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