我是来自信息科学技术学院的丁欣恒，今天我来和大家谈一谈一个热点话题——芯片，大家都知道，由于华为在5G技术上赶超了美国，美国对华为采取了非常严苛的制裁和封锁，而制裁的核心就是对芯片技术的限制。所以，我们来一起了解一下芯片的制造过程和我国半导体产业发展所面临的问题。
首先，我们一起来看一下，到底什么是芯片呢。对于我们日常使用的电脑、手机来说，芯片就相当于他们的大脑。我们把晶体管等等电子元件集合在这几厘米大小的基座上，来组建一种类似于人脑结构和功能的复杂结构，那么我们把这样一个集合体叫做芯片。因为它的复杂性和精密性，芯片也被称为20世纪最伟大的工业品。芯片作为控制系统的核心，控制小到家用电器，大到汽车、飞机及通讯的运行，是一切工业产品的核心。
我们国家作为世界上最大的电子产品生产国，出口国和消费国，每年出口很多的电子产品。但是作为控制系统核心的芯片，一些廉价的辅助芯片我们能够自主生产，但占比80%以上的高科技芯片都需要进口。我国进口芯片的费用已经连续十年超过原油，去年进口的芯片达到3100亿美元，超过进口石油的2300亿美元。
对于芯片，它的制造主要可以分为三个阶段，分别是硅片制造、芯片设计和制造封装。相应的，芯片产业链分为上游中游和下游企业。下面，就让我们具体的看一下。
首先第一步，硅片的制作。芯片，其实他的主要原料非常简单，就是我们常见的沙子。沙子，它的主要成分是二氧化硅，我们把沙子用高温熔化，除去其中的氧元素，就得到了单质硅，但是它的纯度要求特别高，一千万个硅原子中最多只能含有一个杂质原子。得到了硅单质之后，我们把它切割成非常薄的薄片，就得到了常说的晶圆。我们看到，每个晶圆，又可以分割出一个个小的芯片，这样芯片的主体就完成了。
接下来第二步，芯片的设计。其实芯片的制造，就类似于搭积木，或者说建一栋楼。我们第一步得到的硅片，就相当于芯片的地基，下一步，我们就要在硅片上建造很多复杂的结构。芯片设计，就是我们根据芯片的性能和用途，预先对这些复杂结构进行规划，包括逻辑设计，它的布局规划，电路的接口啊等等，这样层层叠加起来，就设计出了芯片的结构，自然，整个结构设计的越和谐越独到，芯片的性能就会越好。这是世界上十大芯片设计公司，都是英美的一些企业。大门时实际上，我们中国在这方面做的还是很出色的，比如华为海思，寒武纪，紫光展锐等等，都能与世界一流水准对标。
但是，为什么我们仍然会被美国卡脖子呢，关键就在于第三步，制造封装。通俗的说既然芯片设计好了，我们就要把它制造出来。说到制造，就离不开光刻机。光刻机是多种技术的集合体，所以又被称为工业皇冠。它是以紫外线为手术刀，把设计好的电路雕刻在晶圆上。
我们现在所用的芯片都是nm制程，数字越小，说明晶体管宽度越小，自然一个芯片上所能容纳的电路越多，它的性能就越强。
在芯片制作封装工艺上，我们和世界一流标准还存在着很大差距。目前，国际上最先进的制造企业台积电已经成功量产5nm芯片，而我们国家最领先的上海微电子公司，已经量产的芯片还只有90纳米，完全自主研发的22nm光刻机刚刚研制成功。可以见得，中国的半导体产业发展严重滞后于世界主流水平。
为什么中国经历了所谓高速发展的30年，没有在半导体产业取得突破呢？新中国成立70年以来，我国半导体产业的进步可以分为几个阶段。1949—1978年，以黄昆，谢希德和林兰英为代表的爱国海归，在中科院、北大建立了国内半导体学科，培养了大量的基础科研人才，并扩大到复旦、浙大、军工所等科教系统，初步形成了集成电路的制造能力。对于一个刚刚解放，物质资源极度匮乏、工业水平严重落后的的国家来说，这绝对是巨大的成就，并且在尽可能地弥补与国际水平的差距。1978—1989年，我国引进了一些国外的落后设备，投入各个紧缺的工业部门，客观上提升了国内的半导体制造能力，但由于缺乏经验和科学论证，重复引进和盲目引进浪费了大量的外汇资源，高端资源占比仍然很少。1989—1998年，清华大学，东南大学等一批科研单位相继取得了某些领域的研究成果。但是，科研成果和真正投产有很长的一段路要走，这些成果由于国内缺乏产业承接能力，并没有转化为产业生产能力。同时，虽然引进了一些国外的技术，因为半导体产业更新速度非常快，项目还没有落地，就又变成了落后的状态。同时期世界半导体产业迎来黄金时代，发展突飞猛进，中国和世界的差距进一步增大。1998年以来，中国工业整体快速发展，低端市场取得巨大成功，成为了世界工厂。高科技领域，开始接近世界先进水平。在半导体领域，出现了华虹、中芯国际等优秀企业，取得了极大的进步。遗憾的是，由于生产成本巨大，外资企业技术更加成熟，并在竞争中掌握了先发性和主动权等等因素，国内半导体制造市场规模仍然较小。
几十年前，普通人不会关注芯片，因为当时的技术水平和生活水平有限，与芯片的距离很遥远。而今天，我们卡在了芯片这个关口，正说明我们的工业水平已经发展到了一定的水平。芯片，是中国向高端产业转型时期面临的问题的一个缩影，是完成结构性改革的必经之路，必须踏过的一个关口。我们也欣喜的看到一系列正在发生的积极变化，中微半导体在蚀刻机领域已达到国际水平，长江存储在存储芯片领域不断取得突破，紫光展锐不断向高端芯片制造转型，中芯国际攻克7nm基站芯片制造技术。虽然攻克芯片制造不是一日之功，注定是旷日持久一场硬仗，随着政策的倾斜和扶持，大笔资金的投入，人才培养机制的日益完善，我们与世界一流标准的差距会不断地缩小相信在可预见的未来，在我们的共同努力下，中国会真正打破垄断，攀上芯片制造的珠峰！（作者系丁欣恒。）