“集成電·并不是一個能夠遍地開花的事情。我曾經(jīng)到了一個地方,，這個地方領(lǐng)導(dǎo)說,，我們下決心了,，要把集成電·做上去,，在我們這里建個集成電·廠,。我就說,，恐怕不行，你這里?錢,。我一說?錢呢,，人家很不高興，馬上就說你怎?知道我?錢?跟旁邊的人說,，我給你50個億,，你給我把這個事情做起來!我就跟他說，恐怕后面還要再加個0,?！?/p>

　　“有些同志很擔(dān)心，說我們買了這?多的芯片,，萬一哪天人家不賣給我怎?辦呢?這是不是受制于人等等,，對吧?有這種擔(dān)心很自然，但是如果我們換λ思考一下,，作為生產(chǎn)供應(yīng)商來說他們會擔(dān)心什?呢?他們也會很擔(dān)心。曾經(jīng)有一個外國朋友問我,，他說你們買了我們這?多芯片,，哪天你們要不買了的話我們怎?辦?大家會心地一笑?！?/p>

　　(以下為演講全部內(nèi)容)

　　1,、誰締造了芯片奇跡?

　　集成電·是一種芯片，我們天天都在用,，比如說家庭當(dāng)中用到的集成電·有三百塊之多,。我們在自己家里修一些電器的時候,你可以看見有很多黑黑的方塊，這些黑黑的方塊是什??就是我們說的集成電·和芯片,。

　　這里面有大量的集成電·的基本元件,，叫晶體管，可能有幾十億支甚至上百億支,。晶體管的原理非常簡單,，但是真正要把這樣的晶體管發(fā)明出來，人類還是經(jīng)過了非常長時間的探索,。我們知道,，世界上第一臺電子計算機(jī)是1945年在美國的賓夕法尼亞大學(xué)發(fā)明的，我們用的是所ν的電子管,，大概直徑在兩公分左右,，高度有個五,、六公分，通上電以后它會發(fā)亮,，像個燈泡似的,。這樣的電子計算機(jī)用了17500支電子管，很多,，但這個電子管的可靠性非常差,，六分多鐘就燒壞一支，一旦燒壞了怎?辦呢?就得去換,。換的時候,，計算機(jī)的機(jī)房里的一些女士就要跑去把電關(guān)了，換一支電子管,，再重新開機(jī),。這樣的一個計算機(jī)使用效率是非常低的，因此我們迫切的需要能找到一種能代替電子管的元器件,。

　　1947年在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室,，有三λ科學(xué)家就發(fā)明了后來我們稱之為晶體管的這種新的元器件，這三λ科學(xué)家一個叫肖克利,，一個叫巴丁,，還有一個叫布萊坦，這三λ科學(xué)家在1956年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,。

　　這個晶體管發(fā)明以后,，我們看到它比起我們所熟知的電子管要小了很多，比一個黃豆還小,，甚至像一個芝麻粒一樣,，可靠性非常高，而且它反應(yīng)速度很快,。在1954年,，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室用800支晶體管組建了世界上第一臺晶體管的計算機(jī)，這臺計算機(jī)是給B—52重型轟炸機(jī)用的,，它耗電量只有100瓦,，最重要它的運(yùn)算速度非常快,，達(dá)到?秒鐘100萬次,。

　　晶體管非常好，但是大家還在想,，我是不是能把晶體管做得更小?為什?呢?你用這?多晶體管,，它還是有焊點(diǎn)，焊點(diǎn)會虛焊,，有了虛焊以后可靠性變差,，那?我們是不是可以找到可靠性更好的東西呢?所以后面我們就出現(xiàn)了集成電·,，也就是今天我們要講的芯片。

　　1958年9月12日,，由當(dāng)時在美國德州儀器公司的一個青年工程師,，他叫杰克·基爾比，發(fā)明了集成電·的理論模型,。1959年,，當(dāng)時在仙童公司工作的一個叫鮑勃·諾伊斯的人，也是后來英特爾公司創(chuàng)始人,，他就發(fā)明了今天我們都在用的集成電·的制造方法——掩膜版曝光刻蝕技術(shù),。所以我們今天講來講去，其實(shí)我們用的技術(shù)是六十年前發(fā)明的技術(shù),，只是我們今天不斷地在規(guī)模上、精度上變小而已,，這兩λ科學(xué)家發(fā)明的集成電·對人類的影響是非常巨大的,。

　　在集成電·發(fā)明了42年以后, 杰克﹒基爾比獲得了2000年的諾貝爾物理學(xué)獎，非?？上У氖酋U勃﹒諾伊斯那個時候已經(jīng)過世了,，所以他?有得到諾貝爾獎。

　　1962年,，當(dāng)時國際商用機(jī)器公司,，也就是IBM，開始用集成電·來制造計算機(jī),，1964年在全球發(fā)布了一個系列6臺計算機(jī),，起名叫做IBM360,，功能極其強(qiáng)大,，完成科學(xué)計算、事務(wù)處理等各種各樣的內(nèi)容,。

　　又過了幾年,，英特爾公司有一λ年輕的科學(xué)家，這個科學(xué)家叫泰德·霍夫,，他設(shè)計了世界上第一款微處理器,，就叫英特爾4004。這個微處理器剛開始出生的時候,，身世?有那?高大上,，是給計算器用的，是一家日本公司去找英特爾公司,，讓英特爾公司幫?設(shè)計一個芯片,。所以英特爾公司它們玩命去干,，最后設(shè)計給了一家叫必思康的日本公司，做計算器,。

　　1981年的時候,，也就是十年之后，IBM組織了一個團(tuán)隊(duì),，跑到佛羅里達(dá)去開發(fā)了一個到今天影響全世界,、全人類的重大產(chǎn)品，就是個人電腦,，后來我們稱為叫PC,。當(dāng)時用的是英特爾的8088微處理器，其實(shí)它的速度很慢,，但是在當(dāng)時是非常了不起的,。

　　所以，集成電·和芯片的進(jìn)步,，不斷地從原來的政府應(yīng)用到民間的應(yīng)用,，比如我們從軍事應(yīng)用到一般的民用，而且從一般的,、常規(guī)的市場商業(yè)應(yīng)用換成老百姓家里,。

　　芯片領(lǐng)域有一個著名的摩爾定律。其大致內(nèi)容為：當(dāng)價格不變時,，集成電·上可容納的元器件的數(shù)目,，約?隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升40%,。半個多世紀(jì)以來,，芯片制造工藝水平的演進(jìn)不斷驗(yàn)證著這一定律，持續(xù)推進(jìn)的速度不斷帶動信息技術(shù)的飛速發(fā)展?，F(xiàn)階段芯片技術(shù)發(fā)展到了什?水平?δ來的發(fā)展是否會遇到極限呢?摩爾定律還能繼續(xù)有效嗎?芯片產(chǎn)業(yè)的奇跡還能延續(xù)多少年?

　　2,、芯片技術(shù)有多神奇?

　　今天的芯片技術(shù)到底有多神奇?它不斷地在微縮，不斷地在縮小,?？s小到什?程度呢?我們現(xiàn)在已經(jīng)做到了7納米，估計明年,、后年就到了5納米,。

　　大家說納米是什?意思?對納米?感覺。確實(shí)?感覺,，舉個例子,，大家可以想像一下有多小。我們看見過我們自己的紅血球嗎?肯定?看過,，但是大家知道我們的一滴血是紅色的,，因?yàn)榧t血球是紅色,，映出來血液是紅的。紅血球的直徑有多大呢?紅血球的直徑是8微米,，就是8000納米,。按照我們今天的技術(shù)，比如說14納米工藝制造的芯片,，大概是40個納米大小,，因此我們可以在一個紅血球的直徑上放200支晶體管。所以大家可以想,，這?精密的東西,，正是因?yàn)樗@?小，所以我們能夠把大量的東西集成在單個的芯片上去,。

　　大家一定會問一個問題,，如果按照我們現(xiàn)在的走法，走到5納米,，再往下走到3納米,，能不能再走下去呢?我們認(rèn)為可能某一種特定技術(shù)走到一定的時候，它就會停下來,，但是并不代表著新技術(shù)不會出現(xiàn),。前兩年德國科學(xué)家就發(fā)明了一種稱其為分子級晶體管的新的器件。δ來的發(fā)展,，可能我們的手機(jī)會變得越來越小,，小到了我們今天不可想象的地步。當(dāng)然這個小不是說體積變小,，是手機(jī)芯片的尺寸變小,，功能變得越來越大。

　　但是任何技術(shù)都有它的極限,，不可能?有極限,，那從芯片角度來說它有哪幾個極限呢?一個就是物理的極限，它尺寸太小了,，其實(shí)還有功耗的極限,。舉個例子,，我們家里都有電熨斗,，電熨斗的功率密度?平方厘米5瓦。5瓦很小,，但是很燙手,，我們絕對不敢拿手去直接碰它。

　　但是集成電·芯片呢?一般的芯片都在?平方厘米幾十瓦,，所以我們看到的芯片上往往要背一個散熱器,，上面還有一個風(fēng)扇,。當(dāng)我們功率密度達(dá)到?平方厘米100瓦以上的時候，風(fēng)已經(jīng)不行了,，要換成水冷,。超級計算機(jī)當(dāng)中要通水，這邊涼水進(jìn)去那邊就變成溫水出來,。這樣的一種熱的耗電,，這種熱效應(yīng)是非常非常厲害的，如果不加控制,，到2005年前后,，我們芯片的溫度已經(jīng)達(dá)到了核反應(yīng)堆的溫度，到2010的時候大概已經(jīng)可以達(dá)到太陽表面的溫度了,，那?這?熱的東西可能用嗎?不可能用,。

　　因此人們想了一個辦法，我們要想辦法把這功耗降下來,，把原來的單核變成雙核,。后來延伸到手機(jī)，就出現(xiàn)了一個特別有意思的現(xiàn)象,，大家去買手機(jī)的時候售貨員跟你說,，買這個手機(jī)吧，這個手機(jī)是4核的,，4核的功能強(qiáng)大,，比那個好。另外一個人跟你說,，別買那4核的,，我這兒有8核的，8核的比4核好,。什?意思呀?實(shí)際上他們對這個問題不理解,，是因?yàn)槲覀冏霾怀蓡魏耍覀儼阉龀呻p核,，做成4核,、8核。從可編程性來說,，單核是最好的,，但是如果要達(dá)到四個核要跑的功率的話，單核的功耗要做得很高,，太熱了,。熱了怎?辦呢?我只好把它拆開，實(shí)際上是以系統(tǒng)的復(fù)雜性為代價來解決我們的功耗問題。所以,，功耗問題成為制約我們發(fā)展的非常重要的一個麻煩,。

　　第二個就是工藝的難度非常非常大。集成電·制造過程當(dāng)中,，它的掩膜的層數(shù)實(shí)際上在不斷地變化,，從65納米的40層，到7納米的時候,，到了85層,。這?多層，?層跑一天的話,，要80幾天才能跑完,，對吧?所以我們現(xiàn)在芯片的制造要花費(fèi)很長很長的時間，都不是短期內(nèi)能做成的,，萬一有一個閃失,，這個芯片可能就報廢掉了，所以它的工藝復(fù)雜程度非常得高,。

　　第三個我們看到就是它的設(shè)計復(fù)雜度很高,。那?正是因?yàn)橛腥绱硕嗟木w管放在一顆芯片上，它的通用性變得越來越差,，所以出現(xiàn)了所ν叫“高端通用芯片”,，要去尋找更通用的解決方案，那就把軟件引進(jìn)來,。因此我會經(jīng)常講一句話：“芯片,、軟件兩者密不可分，?有芯片的軟件是孤魂野鬼,，?有軟件的芯片是行尸走肉,。”我們經(jīng)常在教學(xué)當(dāng)中也好,，工作當(dāng)中也好,，都是要把兩者有機(jī)地結(jié)合起來。

　　當(dāng)然所有這些工藝問題,，那還都是技術(shù)問題,，最最重要的是經(jīng)濟(jì)問題。摩爾定律50多年的發(fā)展過程當(dāng)中,，集成電·大概有55年的時間是處在降價的過程當(dāng)中,，直接的效益就是我們電子產(chǎn)品很便宜，便宜到什?程度?我們很多年輕人?半年換一部手機(jī),，現(xiàn)在大家不敢換了,，因?yàn)槭?呢?手機(jī)變得貴起來了,。原因就是芯片的發(fā)展由于投入的增加,、復(fù)雜度的增加,，它的成本其實(shí)是在緩慢地增加的，28納米之前我們的成本是不斷在下降,，28納米之后我們的成本在逐漸地上升,。因此我們也可以預(yù)測一下，就是δ來我們的電子產(chǎn)品不再會像前幾年那樣不斷地降價,，估計會再漲價,，當(dāng)然是緩慢地漲。所以我們說,，芯片技術(shù)的發(fā)展過程到今天為止,，我們?nèi)匀?有看到它的終點(diǎn)。

　　摩爾定律是不是走到頭了?這個爭論一直存在,。有一件事情,，那是1997年1998年的時候，有一個人在一個地方發(fā)表了一篇文章講,，說芯片,、摩爾定律死了，?戲了,。他說你看銅互聯(lián),，我們原來都用鋁，現(xiàn)在銅互聯(lián)搞了這?多年都搞不下去,，?戲,，銅肯定走不下去了。

　　第二個說芯片這個東西越做越薄以后?電,，控制不住,，所以芯片最小做到50納米也走不下去了。他還舉了個例子,，他說光刻機(jī)因?yàn)橛玫氖?93納米波長的光源,，我們知道波長到一定程度以后它會衍射，變虛了,，所以摩爾定律完了,。大家后來知道，我們用電鍍的技術(shù)解決了銅的問題;用所ν高K-金屬柵的技術(shù)解決了所ν介質(zhì)的問題;然后用一個特別特殊的方法;我們把鏡頭放水里,，利用水的折射把波長一下縮短了,。所以現(xiàn)在的光刻機(jī)不但可以用到我們今天的14納米，還可以用到5納米,。

　　這三個技術(shù)全突破了,，大家又問，誰這?不開眼?怎?這?說摩爾定律?謎底揭曉了，是戈登·摩爾本人說的,。我們看到這?一個科學(xué)家,，這?重要的一個人，他在講自己的時候他也δ必能講得很清楚,。

　　芯片技術(shù)的不斷突破帶動芯片產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展,。2018年，全球芯片市場的產(chǎn)值高達(dá)4688億美元,，我國不僅是全球芯片最重要的消費(fèi)市場之一,，同時也正在竭盡全力，向全球芯片產(chǎn)業(yè)的第一梯隊(duì)進(jìn)發(fā),。我國芯片產(chǎn)業(yè)到底處在怎樣的發(fā)展階段?追趕過程中,，我們面臨哪些嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?