【导读】

   集成电路与我们的生活息息相关，手机、电脑、电视、微波炉、空调、洗衣机中都有集成电路的存在。基本上，要用电的地方就有集成电路的存在。

  集成电路（Integrated Circuit，IC）由“集成”和“电路”两个词组成，顾名思义，就是在一块极小的硅晶片上，用半导体制造工艺把许多电路元件连接集成在一起，以完成特定功能的电子电路。

  我们平时看不到具体的集成电路，这是因为它们被包装在各种外壳里面。例如，我们能看到电视上播放的各种节目，但控制屏幕显示内容的却是电视机内部的集成电路。我们用遥控器换中台，按下遥控器的时候集成电路就在里面工作了，它发出了一束红外光信息被电视机接收到后，电视机上的集成电路就开始为你换台。

  集成电路已经广泛且深入地嵌入到我们的生活当中，基本上要用电的地方就有集成电路的存在。想象一下，一个没有手机可以通信，没有电脑可以工作，没有电视可看，没有洗衣机、电磁炉、微波炉、汽车、飞机、高铁、卫星、以及各类机器工作的世界，会是什么样子？嗯，我们可能会回到原始社会。换言之，我们已经难以想象没有集成电路的世界了。

  蒸汽机的发明应用推动了第一次工业革命，电气的发明应用推动了第二次工业革命。第三次工业革命是信息社会的出现，那么是什么支撑起了这个信息社会？就是集成电路的发明与应用。

  1、集成电路的起源与发展

  集成电路的发展经历了100年左右，最早在1906年诞生了第一个电子管，1956年发明了硅台面晶体管，到了1960年制造成功第一块硅集成电路，然后就是突飞猛进的发展，现在大家拿出手机就能知道集成电路集成到怎样一个非常小的地步了。总结一下，集成电路的发展脉络就是：电子管→晶体管→集成电路→超大规模集成电路→巨大规模集成电路。

  小美爷爷年轻的时候有一台电子管收音机，有差不多微波炉这么大，到了后面晶体管收音机普及的时候，它只比一个手掌大一些了。后来晶体管发展到集成电路，一块集成电路上可以制造出以亿为单位的晶体管元件，这时收音机只是手机中的一个小功能了，以前需要一张报纸那么大的电路现在只要一个指甲这么大。

  那集成电路的发展有多快呢？一位叫摩尔的科学家发布了“摩尔定律”：集成电路上所集成的电路数目，每隔18个月就翻一番。

    集成电路发展至今，已经升级到10纳米以下级的生产工艺。纳米是什么概念呢？把小美的头发拔一根下来，沿着截面剖成5万根，其中一根就差不多是1纳米了。

    以手机为例，早期的大哥大手机只有通话功能，还和砖头一样大。现在我们使用的智能手机，只有手掌那么大，不仅很薄，功能还很强大。再比如，之前的电视都有着巨大的“肚子”，如今的液晶电视不但超薄，还可以嵌入墙中，节省空间。

  集成电路如此强大，小到个人和家庭，大到国家和社会都离不开它的发展，从家门口人脸识别的门锁开始到家里的电视、冰箱，大到高铁、飞机、火箭、卫星都需要应用到集成电路，并且对集成电路的要求是越来越高。

  2、集成电路的生产制造

  如今，生产集成电路要在指甲大小的地方上，制作出几十亿的晶体管。可以想象一下，相当于在人的指甲上写20亿遍自己的名字。这么细微的差别要生产出量大价优的产品就需要非常高的科技水平，目前生产这样的集成电路主要使用光刻机的制造工艺。简单说，就是设计好电路图，然后用特定的激光照射到硅片上，经过一系列的工艺后才能生产出来。

  设计这些电路要用到专门的电子电路自动化设计软件（EDA），因为我们要看见集成电路的话，需要使用电子显微镜放大10000倍才行，如果不用软件进行设计和测试，根本无法实现的。设计完成后，就需要用专门的机器——光刻机，把电路图微缩照射到硅片上进行蚀刻。

  3、集成电路的现状与未来

  目前，我国在EDA和光刻机上距离国际先进水平还有所差距。美国出于各种原因对我国进行了各种封锁和打压，这方面就成了美国对我们发动科技封锁和贸易战的武器，不给我们先进的制造设备，也不许拥有这些设备的公司替国内的商家生产代工。由于美国掌握了大量的专利技术，使得我们要生产高端集成电路很难绕开美国的封堵。大家使用的华为手机以及5G通信技术，被美国封锁了高端的集成电路生产技术后，陷入了巨大的困难之中。

  但是我们国家也从未放弃过，投入了巨大的资源进行研发。目前国产的光刻机已经能够生产28纳米工艺的集成电路（如今在电子消费应用领域的主流工艺是7纳米到5纳米，掌握先进工艺技术的我国台湾地区的台积电和韩国三星，正在冲击4纳米的制造工艺）。我们也不必悲观，一方面，国家在不断投入资源追赶先进的工艺水平，目前高性能要求的集成电路主要集中在电子消费领域，如手机、游戏机、高端电脑和服务器。另一方面，不是所有的集成电路都需要这么高的性能，像是汽车用的集成电路在28纳米或以上都足够使用，一些音响系统上的集成电路甚至是上世纪70年代设计的，目前都还在使用。我们坚信在发展集成电路的道路上，虽然曲折但前途是光明的。

  【扩展概念】

  EDA技术：EDA是电子设计自动化（Electronics Design Automation）的简称，是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机辅助设计软件系统。如果把芯片制造比作建造一座大厦的话，IC设计就是大厦的设计图纸，EDA软件就是实现这张图纸的设计工具。因此，可以说EDA是芯片之母，是集成电路产业的上游基础工具。

  光刻机工艺水平：半导体芯片产业链分为IC设计、IC制造、IC封测三大环节。光刻的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，是IC制造的核心环节，也是整个IC制造中最复杂、关键的工艺步骤。作为整个芯片工业制造中必不可少的精密设备——光刻机，其光刻工艺水平直接决定芯片的制程和性能水平。