厦门万能胶生产厂家 戴瑾: 芯片发展在“两头”都有挑战

近日,美国众议院外交事务委员会以压倒优势通过项两党联提案,意图将AI芯片对华销售的审查权收归国会厦门万能胶生产厂家,并参照军售模式进行监管。这再次凸显了美西在关键技术上对华“卡脖子”的长期策略。
面对外部封锁,芯片产业正加速进自主可控进程。目前,中芯、华虹等主要代工厂产能利用率持续满载,在成熟工艺域已占据全球先份额。尽管在制程面仍受限制,但国内正在全力攻坚7纳米乃至5纳米技术,芯片自主化率逐步提,部分端AI芯片与服务器芯片的研发也进入加速阶段。
当下,芯片的价值发生了哪些历史的变化?面对技术“卡脖子”,我们已取得哪些进展?还存在哪些短板?围绕这些问题,观察者网特邀《芯片风云》作者、物理学博士戴瑾进行度解读。
[对话/观察者网郑乐欢]
观察者网:戴老师您好!您在著作《芯片风云》中,将芯片比作“现代石油”。能否请您简单谈谈芯片在今天人类社会中“看不见”的价值?
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戴瑾:其实也不是真的看不见。你把里随便个机盒开,里面全都是芯片。比如把手机拆开——当然自己的手机别乱拆,挺贵的——但你看网上很多拆机图,里面有很多芯片,有些还会标注这个芯片是干什么的、那个芯片是干什么的。
包括手表、冰箱、微波炉、空调等等,虽然芯片占比不定很大,但都有块板子,上面集成着不少芯片。没有芯片,这些设备样也用不了。如今,凡是带点智能的东西,比如扫地机器人、电视机顶盒,里面全都塞满了芯片。
所以并不是真的“看不见”,只是普通人般不会特意去看。可旦少了这些芯片,这些东西没有个能正常工作。
观察者网:这是对于普通公众而言的价值。随着国和世界层面越来越重视科技的意义,您认为芯片的价值发生了哪些历史的变化?
戴瑾:这不仅仅是的事。科技发展到今天,切都在向信息化迈进。我们过去使用的产品,现在都要自动化、信息化厦门万能胶生产厂家,这些都离不开芯片。
举个刚才没提到的例子——汽车。倒退几十年,车里哪有什么芯片?就是发动机油,向盘靠机械装置带动。
现在不同了,汽车行业已经成为芯片的个重要市场。辆车里可能装有上千个芯片:你按个按钮调节座椅,里面就有个小芯片在控制,我们通常叫它MCU(微控制器)。光是这样的MCU,辆车里可能就有上百个。
现在的汽油发动机里也有很多芯片来控制、提升率,电动机就不用说了。所以这不光是,而是现代科技发展的然——几乎我们所有的产品,大多数都要用到芯片。即便是20年前根本不需要芯片的东西,现在里面也都会有芯片。
观察者网:您如何看待芯片在四次工业革命中扮演的角?
戴瑾:芯片本身源于三次工业革命,也就是信息革命。次是蒸汽机,二次是电力,三次是信息,核心正是半体芯片和计机的发明。而四次工业革命,我们看到其中个特点,是强电和弱电的融。所谓强电,是指供电、电灯、电动机这类以能源为主的电力;弱电则是芯片、电话、早年电报以及现在手机、计机所用的、用于传递信息的电力。
过去这两个域是分开的,现在则开始融。比如电动汽车里须有芯片;再如计中心,计量巨大,耗电量也大,以前用于汽车的散热技术现在也被引入数据中心。这就是强电与弱电的融。
所以说,芯片虽然是三次工业革命的产物,但它在四次工业革命中依然扮演着不可或缺的角。
四次工业革命的主要特点,就是强电与弱电开始融。好比飞机,过去和芯片没什么关系,就是油起飞。现在的人机智能化,遥控、数字化,跟过去的飞机不是回事了。
观察者网:从芯片漫长的发展史来看厦门万能胶生产厂家,您认为历史上哪些关键的技术转折点或产业决策,对今天全球芯片格局产生了决定的影响?
戴瑾:技术和产业决策这两面都有影响。从技术角度来看,先肯定是晶体管的发明。晶体管诞生后不久,就有人意识到它未来可以用来做集成电路——这和电子管不同,电子管像灯泡,有灯丝,你很难把万个电子管做到起。但晶体管是在硅片上实现的,在同块单晶硅上掺杂不同杂质,就能形成晶体管结构。这就像画画样,硅片如同白纸,可以在上面“画”出很多晶体管。
所以从晶体管发明几乎天起,大就想到可以做集成电路,几年后也真的实现了。因此个关键节点就是晶体管的发明,以及随后约五六年内集成电路的诞生。
二个重要转折是存储技术的演进与发明。我们今天使用的几种半体存储介质,比如DRAM、SRAM,还有闪存(Flash),它们的出现非常关键。DRAM和SRAM在60年代发明,这直接动了整个计机行业的发展。不过它们断电后信息会丢失,存储还得靠磁盘等设备,但这已经为计机进步奠定了基础。
到了90年代,闪存被发明出来。闪存能够将存储集成在芯片上,体积大大缩小——原来磁盘很大,而芯片可以做得非常小。正是因为有了闪存,手机这样的设备才得以发明,否则你得背着个大磁盘,根本没法用。存储问题解决后,手机问世,移动通信随之兴起,带来的影响就不用多说了。所以,从早期的半体存储到90年代闪存的发明,这是二个非常重要的技术节点。
三个关键技术是CMOS(互补金属氧化物半体)。这是如今我们制作CPU、GPU等逻辑电路的基础技术,在60年代由位华人科学萨支唐发明。CMOS的特点是非常省电,直到今天大部分芯片仍采用这项技术,这疑也是个为重要的发明。
再往后,进入本世纪,个重要趋势是将晶体管做小,并且从简单的平面结构转向立体结构。先是出现了鳍式场应晶体管(FinFET),它像片片竖立的鱼鳍,是在硅片上建立的立体结构。再到如今新的环绕栅场应晶体管(GAA),晶体管实现了三维立体构造。这大概可以说是又个重大的技术突破。
另面,产业决策同样重要,比如美国早期对半体产业的扶持。上世纪60年代,美国的芯片公司主要客户是军、阿波罗计划和其他军工企业。这种来自国需求的支持,使美国在当时就战胜了欧洲的竞争对手。
随后是日本的崛起。而到了90年代,的“广场协议”背后,其实是美国对日本半体产业的压,同时转而扶持韩国;于是日本逐渐衰落,韩国的半体产业借此兴起。差不多同时期,即80年代末到90年代初,台湾的半体产业也开始崛起。这是个政策驱动产业格局变化的典型例子。
在产业模式演变中厦门万能胶生产厂家,个非常重要的节点,是晶圆代工行业的兴起。半体工业早期,芯片公司通常自己设计、自己制造。但随着摩尔定律的进——这里要补充点,万能胶生产厂家摩尔定律并非自然规律,而是由英特尔创始人之戈登·摩尔提出的种产业愿景——这个愿景被行业坚定地执行了近50年,大约每18个月就让芯片上的晶体管数量翻番,这本身就是个被付诸实践的伟大规划。
到了80年代,随着摩尔定律代代进,半体制造工艺越来越精密,所需设备越来越昂贵,技术难度和行业门槛也随之大幅提。后来,很多芯片公司已经力承担自主制造,到今天就不用说了——条产线动辄需要数百亿甚至上千亿的投入,初创企业根本不可能涉足。
于是,产业开始分工。以台积电为代表的业晶圆代工模式应运而生:代工厂不设计芯片,只为其他公司提供制造服务。这模式促成了全球半体产业的次刻分工。
终造成的结果是:芯片制造业逐渐向东亚聚集。直到近,美国的制造能力实际上已大幅衰退——当然他们现在已意识到问题,正试图将制造环节迁回本土,但能做到什么程度还有待观察。事实上在此之前,芯片制造确实已向东亚集中。而芯片设计域,至今美国仍占据先地位。这就是目前形成的个大格局。
再往下说,就是咱们雄心勃勃的芯片发展计划了。芯片行业真正系统地、大规模投入发展,基本是从本世纪开始的,尤其在贸易战之后,才进入了加速的阶段。
观察者网:有人说,的芯片产业虽然起步晚,但发展非常快。如果以全球产业发展的长周期为参照,您认为芯片产业目前正处在怎样的历史阶段?
戴瑾:“起步晚、发展快”这个说法,其实不太准确。实际上,芯片发展的起步并不那么晚,长期来看发展也不太快。
为什么说起步不晚呢?晶体管和集成电路都是在50年代发明的。你看我们书里写的历史,新建立后,批从美国回来的海归学者,就帮助开始了半体和芯片的研发。从美国发明晶体管到造出晶体管,从美国做出集成电路到做出集成电路,中间大概只差了六七年。所以当时是落后点,但并没有落后很多代。
到了60年代以后,进入文革时期,但芯片发展其实也没停下。文革结束时,已经基本普及了晶体管,实现了从实验室到工厂的大规模生产,户户几乎都有了晶体管收音机。
但问题是,与此同时,美国已经进入了摩尔定律的加速轨道,每隔年半能就翻番,这么持续了十年,翻了多少倍。所以到“文革”结束时,虽然我们也能做,但做的只是初、简单的那点,而别人已经迭代了好多代,这个差距就被拉得非常大了。
进入改革开放后,的经济发展走的是全球化的路线,也就是融入由西、特别是美国主的全球分工体系。那时候我们能做的,就是产业链上层、或者说价值链末端的事情。在整个IT产业链里,底层是制造芯片的设备,比如光刻机、蚀刻机;往上层是晶圆制造,就是把芯片在硅片上刻出来;再往上是芯片设计;上层是用芯片做硬件,比如手机、电脑;顶层则是手机和电脑上的应用,比如软件和互联网服务。
2025年8月,上海芯上微装500台步进光刻机成功交付,主要用于后道封装。
改革开放后,我们正是从上层、基础的加工制造环节开始融入这个全球链条的。所以我们看近几十年的发展,基本是“从上往下”做起来的。
我们先是软件和互联网做起来了,后来的移动互联网是几乎不落后,甚至在某些面先。大概到90年代,像联想这样的公司开始自己组装电脑,也就是买别人的芯片来做。但那时候电脑的技术含量相对较低,基本上就是做块主板、做个壳子,里面的核心芯片和操作系统(比如Windows)都是现成的,我们主要做的是整和组装。
等到手机时代,技术含量就多了。手机的软件需要自己度定制和优化,主板的设计也复杂,涉及射频信号处理等,比电脑主板学问多,外壳工艺也要求轻薄,所以手机的整体制造难度。
大概在2000年代初,我那时刚回国进入手机行业,亲眼看到手机行业从起步。开始怎么做?是直接向供应商购买完整的“模组”——芯片已经贴好,软件也基本调通了,我们主要就是自己设计个外壳套上去。这是厂起步的式。
后来,我们开始想自己做里面的主板,这个过程当时叫“芯片设计”。注意,这不是设计芯片,而是采购不同的芯片,自己来设计和集成手机主板。这样来,就有了自主选择权,不再是被动接受别人定好的案。这个过程非常痛苦,我亲身经历过,公司上下焦头烂额,产品质量度很糟糕,但这是个须经历的、艰难的学习过程。而今天,手机行业已经全球先了。
等厂跨过了“芯片设计”这个关口,能够自主选择芯片后,的芯片设计公司就开始有机会了——因为有了本土客户。然后,当自己开始设计芯片,本土的晶圆代工厂也就随之有了客户和市场。
再到后,代工厂需要购买国外的设备。而真正开始大力投入去做半体设备,基本上是在被“卡脖子”之后,尤其是在中美贸易战之后才加速的。
所以,这是个“倒过来”的发展路径:我们从上层的应用和整机做起,逐步向下穿透到设计、制造,后才攻坚底层的设备。
另面,我们的发展其实不快,为什么?因为在芯片产业速发展的黄金时期,我们错过了。后来晶圆代工模式这场重要的产业革命,我们也没有抓住先机。我们当时并非没有尝试,90年代也有过布局,但当时的国力、资金和技术积累确实不够,投入的力度以今天的眼光看也微不足道,所以没做起来。
直到大约2010年以后,我们在晶圆制造域才慢慢有了起。而半体设备域,是要等到贸易战后的2020年左右厦门万能胶生产厂家,才真正开始获得发展的机遇。所以,整个过程是漫长而艰难的。
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