要是有人问起20世纪世界历史上最重要的事件是什么，很多人会说是第二次世界大战（以下简称二战），也有人会说是苏联和东欧社会主义国家的兴起与衰落，还有人会说是中国的崛起。当然，这些事件都很重要。但是，从影响人们生活方式的角度来看，20世纪发生的最大的事件非晶体管和芯片的发明莫属。从人类发明蒸汽机开始，改变人类生活方式的技术发明不断出现，其中以蒸汽机、铁路运输、石油工业、汽车、电子管、原子能、晶体管和芯片为代表。这些技术发明，不仅改变了当时的战争形势和世界格局，而且改变了我们的日常生活形态。这些技术发明把这个世界变得很小，把人的力量变得很大，同时也把人的大脑变得极为强大。和地球上的其他生物相比，人类在这些技术发明的帮助下获得了堪称上帝般的能力。自芯片发明至今，它已经从电路集成走到了系统集成。在数字化时代，芯片是世界经济发展的主角，也是中国信息产业的短板。2018年，中国购买芯片支出超过3000亿美元，是中国最大的外汇支出。离开了芯片，我们就不会有手机、电脑、国际空间站，更不会有硅谷和苹果、三星、微软、谷歌、Facebook、亚马逊、阿里巴巴等巨无霸式的高科技公司。人类已经须臾离不开芯片了。
20世纪前半叶，第一个广泛应用的电子器件—真空管，在通信、雷达和电脑业中大显身手。此后无论是在军事、工业还是在民用行业中，真空管大大改善了人们的工作和生活。二战后，真空管已成为无可替代的产品。但是，真空管的质量和寿命都使其无法胜任当时最前沿的应用；20世纪50年代，晶体三极管的出现让人们看到了新希望。在不到10年的时间里，晶体管代替了真空管。晶体管的生产工艺、质量和寿命也得到了极大的改善。随着晶体管收音机的出现，晶体管成了人们日常生活中不可或缺的电子器件；20世纪60年代，芯片的出现彻底改变了电子工业的现状。过去需要几个房间才能放下的电子设备所实现的计算能力，现在可以在几个平方厘米大小的芯片上实现。此后，芯片技术和其应用改变了当时从衣食住行到天气预报，从日常通信到卫星技术的所有产业。正是芯片技术开启了以电脑和互联网为代表的工业革命3.0；20世纪80年代，以微处理芯片为核心的个人电脑出现。英特尔和ARM两种微处理器的设计理念展开竞争。由于英特尔和微软广大的市场与惊人的资金投入，英特尔以性能为先的微处理器设计理念在20世纪八九十年代大行其道。而以ARM为代表的更为先进的能耗和性能并进的微处理器设计理念则在一些边缘产品中慢慢成长；20世纪90年代，个人电脑、无线通信、光纤通信、卫星通信及定位技术的应用已经日益普及。这是第三次工业革命达到高潮的10年，以ARM为代表的微处理器芯片、以GPS为代表的卫星通信芯片，以及以汽车雷达为代表的微电机芯片等不断推陈出新，让人应接不暇。在这10年里，芯片技术从20世纪90年代初期的0.6微米制程发展为2000年的90纳米制程。芯片制造前端的制程技术进步了六代，芯片制造后端的连线金属层也达到了十几层，芯片工艺的复杂程度超出了所有人的想象。以微处理器为例，芯片上的晶体管数量已超过了10亿，厂家生产12英寸芯片的造价超过10亿美元，一张微处理器芯片的晶圆价值几百万美元。芯片产业的格局也从设计、制造、产品、营销一体化，演变成设计与产品一家，制造、封装、测试另起炉灶的局面。在这10年里，中国政府和企业真正认识到了芯片对国家未来的重要性，这也是中国政府开始放手让芯片企业大干的10年；2000年是科技史上的一个分水岭。此前，人类的知识与技术积累已经为我们的生活带来了数字电脑、远程通信、卫星通信、互联网。2000年，综合了这些高新科技、改变世界进程的工业革命4.0发生了。这是一次由芯片和电脑发端、以互联网为触角，并以人们日常生活中的信息交流为中心，即将改变我们生活中每个方面的工业革命。工业革命4.0的核心就是芯片技术及其应用；进入21世纪以来，芯片技术的发展颠覆了人类的生活方式，一部手机能做的事已远远超过了过去的大型电脑，一个没有实体店面的电商的销售能力远超过去的大型百货商店，人们的办公、出行、购物、娱乐都发生了巨大的变化。与此同时，硅基芯片的工艺即将谢幕，第三代半导体材料及工艺已出现在了人们的视线之内。微处理器的构架、高压器件、全新的设计流程、封装和测试的新方法也开始大量涌现。
1947年在美国贝尔实验室，有三位科学家就发明了后来我们称之为晶体管的这种新的元器件，这三位科学家一个叫肖克利，一个叫巴丁，还有一个叫布莱坦，这三位科学家在1956年获得了诺贝尔物理学奖。晶体管发明以后，它比起我们所熟知的电子管要小了很多，比一个黄豆还小，甚至像一个芝麻粒一样，可靠性非常高，而且它反应速度很快。在1954年，美国贝尔实验室用800支晶体管组建了世界上第一台晶体管的计算机，这台计算机是给B—52重型轰炸机用的，它耗电量只有100瓦，最重要它的运算速度非常快，达到每秒钟100万次。1958年9月12日，由当时在美国德州仪器公司青年工程师杰克·基尔比，发明了集成电路的理论模型。1959年，当时在仙童公司的鲍勃·诺伊斯，也是后来英特尔公司创始人，他就发明了今天我们都在用的集成电路的制造方法——掩膜版曝光刻蚀技术。所以我们用的技术是六十年前发明的技术，只是我们今天不断地在规模上、精度上变小而已，这两位科学家发明的集成电路对人类的影响意义深远。1962年，当时国际商用机器公司IBM，开始用集成电路来制造计算机，1964年在全球发布了一个系列6台计算机，起名叫做IBM360，功能极其强大，完成科学计算、事务处理等各种各样的内容。英特尔科学泰德·霍夫设计了世界上第一款微处理器，就叫英特尔4004。这个微处理器刚开始出生的时候，身世没有那么高大上，是给计算器用的，是一家日本公司去找英特尔公司，让英特尔公司帮忙设计一个芯片。所以英特尔公司它们玩命去干，最后设计给了一家叫必思康的日本公司，做计算器。1981年IBM组织了一个团队到佛罗里达开发了一个到今天影响全世界、全人类的重大产品，就是个人电脑，后来我们称为叫PC。当时用的是英特尔的8088微处理器，其实它的速度很慢，但是在当时是非常了不起的。芯片领域有一个著名的摩尔定律。其大致内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升40%。半个多世纪以来，芯片制造工艺水平的演进不断验证着这一定律，持续推进的速度不断带动信息技术的飞速发展。摩尔定律50多年的发展过程当中，集成电路大概有55年的时间是处在降价的过程当中，直接的效益就是我们电子产品很便宜。
新一代信息技术，包括5G、VR/AR、超高清显示、自动驾驶、人工智能等都有赖芯片技术的持续创新。刚刚过去的2019年，逆全球化的思潮正在发酵，全球贸易受到了很大影响，一些国家实施的长臂管辖让国人对芯片重要性的认识上升到前所未有的高度。中国市场占据了全球芯片市场50%以上，但每年进口芯片需要花费3000亿美元，比排在第二名的原油进口金额高出一倍之多。形成这种不对称尴尬局面的根本原因是中国不能自主生产和设计芯片，目前仅是芯片大国而非芯片强国。在芯片生产领域，中国企业虽然能够生产芯片，但是生产芯片的工具和制造工艺均被国外几个公司垄断，能够掌握芯片生产工具技术的中国企业几乎为零。比如生产芯片离不开“光刻机”，而高端光刻机恰恰是最精密的设备，号称“现代光学工业之花”，当今世界上，能够制造出光刻机的国家屈指可数，仅有荷兰、美国、日本等少数几个国家。荷兰的ASML公司是绝对的龙头老大，它的光刻机占全球市场的80%左右，它的28纳米光刻机早就实现了商业化生产，正在进军7纳米。而我国目前商业化精度最高的也不过是上海微电子的90纳米光刻机，差距在10年以上。在芯片设计领域，较生产领域情况较有好转。各个领域的芯片中国企业都有所涉及，除高端芯片设计较为薄弱，其他领域已经打开了部分市场。但是芯片的设计离不开芯片架构，而中国目前的芯片架构不具有自主知识产权，芯片设计主要采用的是ARM和X86等公版架构，所以从严格意义上来说中国芯片企业还不具备自主设计和制造芯片的能力。中国大多数芯片企业目前都处于芯片行业的中下游，主要从事芯片生产。2017年中国上市芯片公司排名前十的企业中半数为芯片代理生产企业。如台积电、中芯国际等，中芯国际2000年成立于上海，是全球领先的集成电路芯片代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业，但实际利润缺较低仅为4%，处于芯片生产环节的下游。虽然中芯国际与台积电在先进半导体工艺上还有所差距，但不能忽视的是，中国的芯片产业链在美国政策的影响下正在加速发展。近期，国内两大国家级投资基金——国家集成电路基金II及上海集成电路基金II分别向中芯国际注资15亿、7.5亿美元（约合160亿元），此举将推动国产14nm及以下工艺量产。另外，中科院也于近日将芯片技术列为‘卡脖子’清单，可见我国人的自立决心！
太平洋彼岸的一则禁令，让国人感受到了一颗小芯片的分量。透过集成电路的世纪变迁，可以看到，小小的芯片之地，率先投射了这场大变局的风云诡谲。应该说，核心技术乃国之重器，加快构建关键核心技术攻坚体制，打好“芯片”攻坚战，是必须跨越之坎。
