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“交叉學科”門類做法，下設(shè)“集成電路科學與工程”，并“國家安全學”，均作為一級學科發(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?shù)慕裉?，在不知不覺之中，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)當頭棒喝一般，了解到集成電路學、或說芯片學的重要意義——它就是孕育光刻機這顆明日珍珠的溫床。

荷蘭光刻機

當集成電路學被設(shè)置為一級學科，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！
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