大約在70多年前，當物理學家沃爾特·布拉頓像往常一樣寫(xie) 下他的實驗日記時，他不曾預料，一個(ge) 時代即將開啟。 

　　在沃爾特記錄下的這場實驗中，主角是一個(ge) 比火柴棍短且粗的半導體(ti) 放大器。後來，它被命名為(wei) 點接觸式晶體(ti) 管。點接觸式晶體(ti) 管成了人類打開晶體(ti) 管大門的第一把鑰匙。而這扇大門推開後，迎來的是一場信息技術的大變革。今天的節目，我們(men) 就從(cong) 晶體(ti) 管開始說起。 

　　隨著微電子技術的不斷發展，晶體(ti) 管已經變得幾乎無處不在。它是一種固體(ti) 半導體(ti) 器件，科學家們(men) 把它當做磚瓦，搭建出一個(ge) 個(ge) 虛擬世界。以晶體(ti) 管為(wei) 基礎的集成電路，被人們(men) 長期依賴。 

　　晶體(ti) 管誕生之前，已經有了電子管，或者叫真空管。電子管具有信號放大作用，但是存在一些短板，例如，壽命短、體(ti) 積大、可靠性也比較差。所以，科學家們(men) 希望找到一種器件替代電子管。這個(ge) 探尋過程，我們(men) 需要先來了解一下美國的貝爾實驗室。 

　　貝爾實驗室在1925年創建。成立初期，它是世界上規模最大的工業(ye) 實驗室。3600名工作人員中，有2000名是技術人員。 

　　20世紀四五十年代，為(wei) 了適應時代的發展環境，貝爾實驗室進行了各個(ge) 研究部門的改組。這次改組中，物理部門成立了3個(ge) 研究小組，其中之一就是固體(ti) 物理研究組。這個(ge) 組又分為(wei) 半導體(ti) 和冶金兩(liang) 個(ge) 小組，麻省理工大學博士肖克萊兼任半導體(ti) 小組組長。他把小組的研究計劃，定為(wei) 研製“半導體(ti) 放大器”。半導體(ti) 指的是常溫下導電性能介於(yu) 導體(ti) 和絕緣體(ti) 之間的材料，比如矽和鍺，就是常見的半導體(ti) 材料。 

　　貝爾實驗室對晶體(ti) 管的構思由來已久。晶體(ti) 管的誕生，是長期積累的結果。在清華大學微電子所所長魏少軍(jun) 看來，要理解晶體(ti) 管的工作原理，可以想象一個(ge) 大壩的水閘。當大壩閘門合上，沒有水流出，水力發電機就沒有辦法發電；當閘門打開，水流湧出，水力發電機就可以輸出電流。閘門的開合直接影響到了水力發電機的運轉，這就是用一個(ge) 弱信號，去控製了一個(ge) 強信號。而晶體(ti) 管的基本原理，就是“放大”，用小電流去控製大電流。 

　　在提到晶體(ti) 管的重要性時，魏少軍(jun) 這樣說道：“從(cong) 移動計算到智能計算，當今時代的種種變化，都離不開電子信息係統。而晶體(ti) 管，是其中最為(wei) 基礎的器件。晶體(ti) 管之於(yu) 信息革命，如同鐵器之於(yu) 農(nong) 業(ye) 革命，如同蒸汽機之於(yu) 工業(ye) 革命，它的重要性怎麽(me) 強調都不為(wei) 過。” 

　　在物理學家眼中，晶體(ti) 管應該被拿來做更多的事情。不過前提是，它要足夠小。所以，如何找到一種高效的晶體(ti) 管、導線和其他器件的連接方法，是研究人員麵臨(lin) 的直接問題。 

　　大約在1958年左右，美國的兩(liang) 名年輕人提供了自己的方案，也就是我們(men) 今天已經熟知的集成電路。如果說，晶體(ti) 管的誕生，是蝴蝶扇動了翅膀。那麽(me) ，我國也敏銳地嗅到了技術風暴來襲的信號。 

　　事實上，我國集成電路的研發，起步也並不算晚。 

　　20世紀50年代中期，也正是我國開始實施第一個(ge) 五年計劃期間。半導體(ti) 這門新興(xing) 科學技術受到了高度重視。1956年，在沒有技術資料和完整設備的條件下，我國成功研製出了首批半導體(ti) 器件——鍺合金晶體(ti) 管。到1965年的時候，我國又擁有了集成電路。 

　　對於(yu) 階段性的技術發展，中科院微電子研究所所長葉甜春感慨道：“說起我國第一代半導體(ti) 人，那真是非常了不起。他們(men) 帶著星空体育官网入口网站歸國，自己研製設備，自己製備材料，自己培養(yang) 了第一批學生，完全白手起家。前20年，我國集成電路和國際上的差距並不大；但在第二個(ge) 20年，道路開始曲折。差的不在技術，而是產(chan) 業(ye) 。這個(ge) 時候，發展高新技術產(chan) 業(ye) ，可謂難上加難。產(chan) 業(ye) 發展不起來，技術研發也步履維艱，陷入惡性循環。我記得，1986年自己剛入集成電路這一行時，整個(ge) 行業(ye) 都處在痛苦的轉型期。大家還在學習(xi) 高質量低成本地批量製造產(chan) 品，在混沌中摸索。” 

　　在20世紀八九十年代，國際集成電路產(chan) 業(ye) 開始快速發展。而我國在這一領域真正的轉折點，發生在2008年。這一年，國家科技重大專(zhuan) 項啟動。例如，“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chan) 品”、“極大規模集成電路製造裝備及成套工藝”等專(zhuan) 項，都指向了集成電路。5年後，我國在這一領域的技術儲(chu) 備到了一定程度，加大產(chan) 業(ye) 投入，也就被提上議事日程。 

　　到了2014年，我國發布了《國家集成電路產(chan) 業(ye) 發展推進綱要》，這時，還專(zhuan) 門設立了國家產(chan) 業(ye) 投資基金。中科院微電子研究所所長葉甜春總結發展成果的時候，說出了自己的一些看法：“效果一下子就顯現出來了。為(wei) 什麽(me) 能這麽(me) 快？因為(wei) 技術體(ti) 係已經建立起來了，能支撐產(chan) 業(ye) 體(ti) 係的快速發展了。這是一套組合拳，堪稱完美。” 

　　雖說我國集成電路的設計和製造，還處在起步發展階段。但是，畢竟集成電路的發展，需要全球化的產(chan) 業(ye) 環境，需要巨額投入，也需要大量技術人才。這些，都是沒有辦法一蹴而就的。 

　　從(cong) 我國半導體(ti) 行業(ye) 協會(hui) 的統計來看，2016年我國集成電路產(chan) 業(ye) 銷售額達4335.5億(yi) 元，比上年增長20.1%，這一增長速度算得上“高歌猛進”。不過，清華大學微電子所所長魏少軍(jun) 的看法是，這4000多億(yi) 元的銷售額，還包括了在華外商的貢獻。我們(men) 自身的能力還有限。根據他的判斷，我國自己生產(chan) 的集成電路，大約可以滿足國內(nei) 需求的1/4。 

　　如果從(cong) 技術水平上來看，我國最新的集成電路技術，跟國際上最新技術水平，還差了一代到兩(liang) 代。但葉甜春所長認為(wei) ，糾結在這個(ge) 最新技術的代際差異上，其實是一種誤區，並沒有太大意義(yi) 。比如，如今依然在大量生產(chan) 的55納米、40納米和28納米芯片，進入市場已近10年，但它們(men) 並沒有因為(wei) 更小尺寸芯片的出現，就退出曆史舞台。 

　　根據葉甜春所長介紹，集成電路尺寸縮小速度確實很快，但並不是下一代對上一代的完全替代。每一代技術都有大約10年的生命周期。我國55、40、28納米三代成套工藝已研發成功並實現量產(chan) ，而更先進的22、14納米先導技術在研發上也取得了突破，形成了自主星空体育官网入口网站產(chan) 權。所謂趕超，也無需要求在各個(ge) 領域全麵超越，隻要我國的集成電路能夠支撐我國信息化和智能化的發展就可以。 

　　站在新時代，我們(men) 回望微電子技術的發展，可以肯定的是，這場由晶體(ti) 管開啟的信息技術變革，將會(hui) 更深、更廣地重塑人類社會(hui) 。未來，芯片的重要性也將會(hui) 呈現不斷增長的趨勢。在集成電路技術領域，我們(men) 有了“戰”的能力，雖然能力有限，但和以前相比，大不一樣了。用葉甜春的一句話說，天時地利人和，沒有理由超不過別人，這隻是時間早晚的問題。她常說到一個(ge) 詞，叫做“傳(chuan) 承”。的確，正是因為(wei) 一代又一代半導體(ti) 科研人員的砥礪前行，才有了我國在微電子技術上的新局麵。 

　　好了，今天的科學故事我們(men) 就先講到這裏。獲取更多精彩內(nei) 容，您可以在手機微信客戶端搜索“feichangkexue”的拚音關(guan) 注我們(men) 。下期節目再見。 



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