集成電路產(chǎn)業(yè)將長期主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)發(fā)展
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研究表明,集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)能源源不斷地創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)增長引擎,而且這些引擎是能源節(jié)約型的。工業(yè)革命以來有5次技術(shù)革命,唯有第5次技術(shù)革命,也就是信息技術(shù)革命,被證明能為經(jīng)濟(jì)增長提供長期的動(dòng)力。信息技術(shù)的基礎(chǔ)是集成電路。IC產(chǎn)業(yè)富產(chǎn)增長引擎,1975年-1984年表現(xiàn)為工作站,1985年-1995年表現(xiàn)為中小型機(jī),1996-2005年表現(xiàn)為PC、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備,2006年以后表現(xiàn)為以人為本的消費(fèi)類電子。IC技術(shù)還會(huì)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)生長點(diǎn)。IC技術(shù)一旦與其他學(xué)科相結(jié)合,便會(huì)誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟(jì)生長點(diǎn),例如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)、單芯片系統(tǒng)(SOC)技術(shù)和DNA生物芯片等。
微機(jī)電系統(tǒng)可以感受運(yùn)動(dòng)、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號,把這些信號轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識的電信號。微機(jī)電系統(tǒng)不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本,而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)不能完成的任務(wù)。單芯片系統(tǒng)將處理機(jī)制、模型算法、軟件(特別是芯片上的操作系統(tǒng)——嵌入式的操作系統(tǒng))、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來,在單個(gè)(或少數(shù)幾個(gè))芯片上完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。以DNA(脫氧核糖核酸)芯片等為代表的生物工程芯片,可以利用生物體、生物組織或細(xì)胞等的特點(diǎn)和功能,構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系?,F(xiàn)在已經(jīng)可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達(dá)10萬種DNA基因片段的芯片,利用這種芯片可以在極快的時(shí)間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況。
以IC技術(shù)為基石的信息技術(shù)被證明是五次技術(shù)革命以來最節(jié)約能源的技術(shù)。IC產(chǎn)業(yè)不屬于高耗能產(chǎn)業(yè)。IC芯片的原料是地球上除氧以外最豐富的元素——硅。現(xiàn)在硅超高速集成電路(VHSIC)的門延遲時(shí)間達(dá)到微微秒級,砷化鎵VHSIC可以更快。IC的功耗已達(dá)到微瓦級,每門能耗降低到0.005微微焦耳,比人腦神經(jīng)活動(dòng)所需的能量低40倍。目前IC的失效率很低,如果按絕對值計(jì)算,其壽命值達(dá)100萬年,這比人腦神經(jīng)細(xì)胞的平均失效率低一萬倍。
由于IC產(chǎn)業(yè)具有不斷創(chuàng)造增長引擎的能力,又能節(jié)約能源,一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家預(yù)測,以IC技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)將打破前4次技術(shù)革命表現(xiàn)出來的,世界主流技術(shù)一般只能經(jīng)歷一個(gè)為期50年的“康德拉季耶夫周期”的規(guī)律,會(huì)在更長時(shí)期內(nèi)主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。由于集成電路技術(shù)與人類生產(chǎn)工具的重要關(guān)聯(lián)性,即使第六次技術(shù)革命可能是生物技術(shù)革命(學(xué)界預(yù)計(jì)2020年-2030年生物技術(shù)將成為顯技術(shù)),集成電路在國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)作用仍不會(huì)動(dòng)搖。筆者認(rèn)為,“十一五”規(guī)劃在強(qiáng)調(diào)生物產(chǎn)業(yè)的同時(shí),仍重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)大力發(fā)展集成電路核心產(chǎn)業(yè)是有遠(yuǎn)見的。
如何發(fā)展中國IC產(chǎn)業(yè)已有諸多論述,這里只論述提高中國IC產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的重要戰(zhàn)略。中國科學(xué)院微電子強(qiáng)國之路發(fā)展戰(zhàn)略課題組的研究指出,引進(jìn)不能徹底解決我國IC產(chǎn)業(yè)由落后向先進(jìn)轉(zhuǎn)變的根本問題,必須自主創(chuàng)新,提高創(chuàng)新能力不僅需要增加研發(fā)投入,還需要選擇好的研發(fā)組織模式。王陽元院士提出,組建中國IC產(chǎn)業(yè)產(chǎn)前(即競爭前)研發(fā)聯(lián)盟,這對于提高中國IC產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力具有重要意義。產(chǎn)前聯(lián)盟幫助IC產(chǎn)業(yè)提高創(chuàng)新能力、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。他還呼吁我國的相關(guān)大學(xué)、科研院所、芯片制造廠、封裝廠著手組建“中國IC產(chǎn)業(yè)產(chǎn)前聯(lián)盟”,其上游是大學(xué)、科研院所,產(chǎn)前聯(lián)盟負(fù)責(zé)將它們的基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化成面向下游企業(yè)的大生產(chǎn)技術(shù)。產(chǎn)前聯(lián)盟要實(shí)行官(政府)、產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合,初期由政府主導(dǎo),逐步增加企業(yè)投入,若干年后在中央和地方政府研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持下實(shí)現(xiàn)良性運(yùn)行。(作者單位:北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院)