志在中国芯 跨越启未来

2021-08-03 10:50:04户万蔡巧玉
科学中国人·下旬刊 2021年4期

户万 蔡巧玉

如果有人问你,自工业革命以来最为复杂的一项技术是什么?在你了解到指甲盖大小的硅片上面集成了超过10亿只晶体管前,你会毫不犹豫地回答:“是半导体芯片技术”吗?

从1947年贝尔实验室发明第一只晶体管,到1958年J.Kilby和R.Noyce发明第一块集成电路,掀起世界电子产业的一场革命至今,上至航天飞机,下至人们每天使用的智能手机、平板电脑……半导体芯片,已经成为当今世界最不可忽视的重要产品,其对现代信息社会的渗透性远超过其他任何单一类产品。

半导体芯片种类繁多,人们使用最多的是数字芯片。数字芯片主要用于计算和数据处理,如CPU、固态存储硬盘等,它们的作用就像是大脑。此类芯片的单元晶体管尺寸沿着摩尔定律越来越小,目前已达纳米级。射频芯片是另一类用于通信、遥控遥测、雷达等装备的半导体芯片,它们的作用就像是眼睛和耳朵。应用发展要求射频芯片频率和功率越来越高,单元晶体管尺寸则是越来越大。“天问一号”火星探测器与地球的联系依靠的就是射频芯片。您手机接收到的信号强弱就是由射频芯片功率大小决定的,未来5G手机将使用频率更高的毫米波段芯片,信息通量和下载速度将大大增加。

“在射頻微波毫米波芯片领域,国产第一代硅和第二代砷化镓半导体芯片规模应用落后西方发达国家数十年。在第三代氮化镓领域,中国芯还要继续落后下去吗?”男儿不展凌云志,空负天生八尺躯。

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