要是有人問起20世紀世界歷史上最重要的事件是什麼，很多人會說是第二次世界大戰（以下簡稱二戰），也有人會說是蘇聯和東歐社會主義國家的興起與衰落，還有人會說是中國的崛起。當然，這些事件都很重要。但是，從影響人們生活方式的角度來看，20世紀發生的最大的事件非晶體管和芯片的發明莫屬。從人類發明蒸汽機開始，改變人類生活方式的技術發明不斷出現，其中以蒸汽機、鐵路運輸、石油工業、汽車、電子管、原子能、晶體管和芯片為代表。這些技術發明，不僅改變了當時的戰爭形勢和世界格局，而且改變了我們的日常生活形態。這些技術發明把這個世界變得很小，把人的力量變得很大，同時也把人的大腦變得極為強大。和地球上的其他生物相比，人類在這些技術發明的幫助下獲得了堪稱上帝般的能力。自芯片發明至今，它已經從電路集成走到了系統集成。在數字化時代，芯片是世界經濟發展的主角，也是中國信息產業的短板。2018年，中國購買芯片支出超過3000億美元，是中國最大的外匯支出。離開了芯片，我們就不會有手機、電腦、國際空間站，更不會有硅谷和蘋果、三星、微軟、谷歌、Facebook、亞馬遜、阿里巴巴等巨無霸式的高科技公司。人類已經須臾離不開芯片了。
20世紀前半葉，第一個廣泛應用的電子器件—真空管，在通信、雷達和電腦業中大顯身手。此後無論是在軍事、工業還是在民用行業中，真空管大大改善了人們的工作和生活。二戰後，真空管已成為無可替代的產品。但是，真空管的質量和壽命都使其無法勝任當時最前沿的應用；20世紀50年代，晶體三極管的出現讓人們看到了新希望。在不到10年的時間裡，晶體管代替了真空管。晶體管的生產工藝、質量和壽命也得到了極大的改善。隨著晶體管收音機的出現，晶體管成了人們日常生活中不可或缺的電子器件；20世紀60年代，芯片的出現徹底改變了電子工業的現狀。過去需要幾個房間才能放下的電子設備所實現的計算能力，現在可以在幾個平方釐米大小的芯片上實現。此後，芯片技術和其應用改變了當時從衣食住行到天氣預報，從日常通信到衛星技術的所有產業。正是芯片技術開啟了以電腦和互聯網為代表的工業革命3.0；20世紀80年代，以微處理芯片為核心的個人電腦出現。英特爾和ARM兩種微處理器的設計理念展開競爭。由於英特爾和微軟廣大的市場與驚人的資金投入，英特爾以性能為先的微處理器設計理念在20世紀八九十年代大行其道。而以ARM為代表的更為先進的能耗和性能並進的微處理器設計理念則在一些邊緣產品中慢慢成長；20世紀90年代，個人電腦、無線通信、光纖通信、衛星通信及定位技術的應用已經日益普及。這是第三次工業革命達到高潮的10年，以ARM為代表的微處理器芯片、以GPS為代表的衛星通信芯片，以及以汽車雷達為代表的微電機芯片等不斷推陳出新，讓人應接不暇。在這10年裡，芯片技術從20世紀90年代初期的0.6微米制程發展為2000年的90納米制程。芯片製造前端的製程技術進步了六代，芯片製造後端的連線金屬層也達到了十幾層，芯片工藝的複雜程度超出了所有人的想象。以微處理器為例，芯片上的晶體管數量已超過了10億，廠家生產12英寸芯片的造價超過10億美元，一張微處理器芯片的晶圓價值幾百萬美元。芯片產業的格局也從設計、製造、產品、營銷一體化，演變成設計與產品一家，製造、封裝、測試另起爐灶的局面。在這10年裡，中國政府和企業真正認識到了芯片對國家未來的重要性，這也是中國政府開始放手讓芯片企業大幹的10年；2000年是科技史上的一個分水嶺。此前，人類的知識與技術積累已經為我們的生活帶來了數字電腦、遠程通信、衛星通信、互聯網。2000年，綜合了這些高新科技、改變世界進程的工業革命4.0發生了。這是一次由芯片和電腦發端、以互聯網為觸角，並以人們日常生活中的信息交流為中心，即將改變我們生活中每個方面的工業革命。工業革命4.0的核心就是芯片技術及其應用；進入21世紀以來，芯片技術的發展顛覆了人類的生活方式，一部手機能做的事已遠遠超過了過去的大型電腦，一個沒有實體店面的電商的銷售能力遠超過去的大型百貨商店，人們的辦公、出行、購物、娛樂都發生了巨大的變化。與此同時，硅基芯片的工藝即將謝幕，第三代半導體材料及工藝已出現在了人們的視線之內。微處理器的構架、高壓器件、全新的設計流程、封裝和測試的新方法也開始大量湧現。
1947年在美國貝爾實驗室，有三位科學家就發明了後來我們稱之為晶體管的這種新的元器件，這三位科學家一個叫肖克利，一個叫巴丁，還有一個叫布萊坦，這三位科學家在1956年獲得了諾貝爾物理學獎。晶體管發明以後，它比起我們所熟知的電子管要小了很多，比一個黃豆還小，甚至像一個芝麻粒一樣，可靠性非常高，而且它反應速度很快。在1954年，美國貝爾實驗室用800支晶體管組建了世界上第一臺晶體管的計算機，這臺計算機是給B—52重型轟炸機用的，它耗電量只有100瓦，最重要它的運算速度非常快，達到每秒鐘100萬次。1958年9月12日，由當時在美國德州儀器公司青年工程師傑克·基爾比，發明了集成電路的理論模型。1959年，當時在仙童公司的鮑勃·諾伊斯，也是後來英特爾公司創始人，他就發明了今天我們都在用的集成電路的製造方法——掩膜版曝光刻蝕技術。所以我們用的技術是六十年前發明的技術，只是我們今天不斷地在規模上、精度上變小而已，這兩位科學家發明的集成電路對人類的影響意義深遠。1962年，當時國際商用機器公司IBM，開始用集成電路來製造計算機，1964年在全球發佈了一個系列6臺計算機，起名叫做IBM360，功能極其強大，完成科學計算、事務處理等各種各樣的內容。英特爾科學泰德·霍夫設計了世界上第一款微處理器，就叫英特爾4004。這個微處理器剛開始出生的時候，身世沒有那麼高大上，是給計算器用的，是一家日本公司去找英特爾公司，讓英特爾公司幫忙設計一個芯片。所以英特爾公司它們玩命去幹，最後設計給了一家叫必思康的日本公司，做計算器。1981年IBM組織了一個團隊到佛羅里達開發了一個到今天影響全世界、全人類的重大產品，就是個人電腦，後來我們稱為叫PC。當時用的是英特爾的8088微處理器，其實它的速度很慢，但是在當時是非常了不起的。芯片領域有一個著名的摩爾定律。其大致內容為：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升40%。半個多世紀以來，芯片製造工藝水平的演進不斷驗證著這一定律，持續推進的速度不斷帶動信息技術的飛速發展。摩爾定律50多年的發展過程當中，集成電路大概有55年的時間是處在降價的過程當中，直接的效益就是我們電子產品很便宜。
新一代信息技術，包括5G、VR/AR、超高清顯示、自動駕駛、人工智能等都有賴芯片技術的持續創新。剛剛過去的2019年，逆全球化的思潮正在發酵，全球貿易受到了很大影響，一些國家實施的長臂管轄讓國人對芯片重要性的認識上升到前所未有的高度。中國市場佔據了全球芯片市場50%以上，但每年進口芯片需要花費3000億美元，比排在第二名的原油進口金額高出一倍之多。形成這種不對稱尷尬局面的根本原因是中國不能自主生產和設計芯片，目前僅是芯片大國而非芯片強國。在芯片生產領域，中國企業雖然能夠生產芯片，但是生產芯片的工具和製造工藝均被國外幾個公司壟斷，能夠掌握芯片生產工具技術的中國企業幾乎為零。比如生產芯片離不開“光刻機”，而高端光刻機恰恰是最精密的設備，號稱“現代光學工業之花”，當今世界上，能夠製造出光刻機的國家屈指可數，僅有荷蘭、美國、日本等少數幾個國家。荷蘭的ASML公司是絕對的龍頭老大，它的光刻機佔全球市場的80%左右，它的28納米光刻機早就實現了商業化生產，正在進軍7納米。而我國目前商業化精度最高的也不過是上海微電子的90納米光刻機，差距在10年以上。在芯片設計領域，較生產領域情況較有好轉。各個領域的芯片中國企業都有所涉及，除高端芯片設計較為薄弱，其他領域已經打開了部分市場。但是芯片的設計離不開芯片架構，而中國目前的芯片架構不具有自主知識產權，芯片設計主要採用的是ARM和X86等公版架構，所以從嚴格意義上來說中國芯片企業還不具備自主設計和製造芯片的能力。中國大多數芯片企業目前都處於芯片行業的中下游，主要從事芯片生產。2017年中國上市芯片公司排名前十的企業中半數為芯片代理生產企業。如臺積電、中芯國際等，中芯國際2000年成立於上海，是全球領先的集成電路芯片代工企業之一，也是中國內地規模最大、技術最先進的集成電路芯片製造企業，但實際利潤缺較低僅為4%，處於芯片生產環節的下游。雖然中芯國際與臺積電在先進半導體工藝上還有所差距，但不能忽視的是，中國的芯片產業鏈在美國政策的影響下正在加速發展。近期，國內兩大國家級投資基金——國家集成電路基金II及上海集成電路基金II分別向中芯國際注資15億、7.5億美元（約合160億元），此舉將推動國產14nm及以下工藝量產。另外，中科院也於近日將芯片技術列為‘卡脖子’清單，可見我國人的自立決心！
太平洋彼岸的一則禁令，讓國人感受到了一顆小芯片的分量。透過集成電路的世紀變遷，可以看到，小小的芯片之地，率先投射了這場大變局的風雲詭譎。應該說，核心技術乃國之重器，加快構建關鍵核心技術攻堅體制，打好“芯片”攻堅戰，是必須跨越之坎。
