2018年起中美貿易開戰，美國操起禁售大棒，試圖用晶片、作業系統等技術限制中國信息技術的發展。這極大的刺痛了中華民族的自尊心，激發了大家的愛國熱情，很多人憤慨之餘卻不免奇怪，新中國成立初期一窮二白，我們成功研製了兩彈一星；如今我們每年大量的科研投入，中國的高鐵裡程全球第一、超級計算機算力全球領先、玉兔二號登陸月球背面、「北鬥」衛星導航系統組網收官……為什麼卻被一個小小的晶片弄得人仰馬翻，遲遲造不出來呢？這就說明很多人雖然椎心痛恨，但並不知道晶片到底是個什麼東西，今天咱試著為大家理一下晶片的前世今生。
從電子管到電晶體
晶片從本質上說就是集成電路（Integrated circuit，縮寫為IC）或者說是集成電路的載體，它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體製造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊矽片上，然後焊接封裝在一個管殼內的電子器件。簡單說，它就是在矽板上集合多種電子元器件實現某種特定功能的電路模塊，稍微複雜一點的電子設備都離不開晶片。
為什麼會產生集成電路？這也可以讓我們一窺人類技術進步的原始驅動力是什麼，那就是解決實際問題。
當我們輕鬆背著1kg左右含有許多晶片的筆記本電腦在街上悠然自得的閒逛時，不妨腦補一下1946年在美國誕生的世界上第一臺電子計算的模樣：這是一個佔地150平方米、重達30噸的龐然大物，裡面的電路使用了17468隻電子管、7200隻電阻、10000隻電容、50萬條線路，耗電量高達150千瓦 。顯然，佔用面積大、無法移動是它最直觀和突出的問題，那麼，能否減小它的體積呢？
電晶體的發明使這種想法成為了可能，1947年在美國貝爾實驗室製造出來了第一個電晶體，而在此之前要實現電流放大功能只能依靠體積大、耗電量大、結構脆弱的電子管。電晶體具有電子管的主要功能，並且克服了電子管的上述缺點，因此在電晶體發明後，很快就出現了基於半導體的集成電路的構想。1958年，世界上第一塊集成電路問世，它的發明人之一傑克·基爾比（JackKilby）還因此獲得了2000年的諾貝爾物理學獎。
相對於手工組裝電路使用個別的分立電子組件，集成電路可以把很大數量的微電晶體刻錄集成到一個小小矽基片上並實現強大的功能，這是一個巨大的進步。
晶片製造難在哪？
通過上述介紹，也許你頭腦中會有一些模糊的認識：原來所謂的晶片就是像電路板一樣，將我們常見的電子元件和電路，集成封裝到一個很小的矽基片上，感覺也不難啊。是啊，難的不是理論，難在設計思想和技術工藝上，難在我們既要功能強大又要便於攜帶體積小！
問題在於，如何能夠將這些電晶體集成至納米級別，就一塊普通的英特爾酷睿CPU來說，核心部分也就比指甲蓋大一點，但其中集成了數十億個電晶體。
這裡順便解釋一下我們經常看到的晶片5nm、7nm、13nm工藝中nm的意思。納米（符號為nm）是長度單位，原稱毫微米，就是10億分之一米，約為10個原子的長度。假設一根頭髮的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度即約為1納米。2003年，奔騰4E系列推出，它採用90nm工藝，標誌著晶片工藝正式進入納米時代（之前還在微米級別）。
5nm的數值就是指處理器的蝕刻尺寸，簡單的講，就是我們能夠把一個單位的電晶體刻在多大尺寸的一塊晶片上。蝕刻尺寸越小，相同大小的處理器中擁有的計算單元也就越多，性能也就越強；同時,先進的蝕刻技術還可以減小電晶體間電阻,讓CPU所需的電壓降低,從而使驅動功率也大幅度減小,有效降低功耗和發熱量。因此，5nm工藝的晶片不僅意味著尺寸更小，各方面功能的表現也會代際提升。
據權威人士介紹，如今臺積電最先進的5nm工藝晶片技術，每個電晶體尺寸只有20個矽原子的大小，它們之間還要通過多層納米級金屬線，連接成邏輯電路，實現多種功能。
而一塊7nm晶片大概需要4000道工藝流程，一個7nm工藝的晶片製造工廠，它的建設成本大概是100億到200億美元，這幾乎相當於航空母艦戰鬥群的製造價格。
我們甚至可以說，如果從技術工藝角度看，晶片的製造工藝代表著目前人類最精密、最複雜的工業技術，也是不斷積累提高的過程。
晶片其實有很多種類
在很多人心目中，晶片就是計算機裡的CPU晶片，這是個大大的誤解。晶片是對於半導體器件的統稱，當你拆開你的計算機或是手機，裡面只要是矩形的，黑色的，每個邊都有很多金屬觸角焊接在主板上的都是晶片。比如負責圖像的顯卡晶片，內存條上的緩存晶片，控制電源的管理晶片，負責聲音的音頻晶片，負責時間的控制晶片等等。
另外，也不是只有計算機和手機才有晶片的存在，稍微先進一點的電子產品上都有，大到醫院裡用的各種檢測設備、科研用的儀器儀表，小到收音機的音頻晶片，電磁爐、微波爐裡有電磁晶片，洗衣機裡有控制晶片，就連我們騎得電瓶車都有功率控制晶片，它已經成為了現代生活的底層技術。
中國也並非在這方面毫無建樹，比如在消費級的模擬／混合信號電路晶片領域，我們已經基本可以實現自給自足。然而，在民用的其他高性能模擬／混合信號領域，例如超高速SerDes，高速AD／DA等，目前中國還難以生產出能達到國際領先水準的晶片。
這個領域的最頂尖設計還掌握在TI，ADI等美國公司手裡，需要大量時間積累和工程實踐才能實現最優性能。而在高端處理器（CPU）領域的架構設計和指令集都經過了長時間的積累。而且這些處理器晶片的工程規模巨大，因此中國想要獨立做類似ARM或者Intel的自主智慧財產權架構則還要很多年的努力才能追上國際水準。
因貿易戰所造成的高端晶片禁售，短時間內可能會影響一些企業的發展，影響我國信息技術產業的發展，但長期來看，外國的禁售會激發我們自我發展的內生動力，促進我國晶片生產技術能力的提高，或者帶來產生其它替代產品和技術。例如，像俄羅斯一樣，他們的晶片生產技術能力也低，但他們用其它技術替代對應功能，也生產出了先進的軍事裝備和民用產品等。
說到晶片，這裡要附帶說說「生物晶片」，這與上述的晶片完全不是一個概念。
什麼是生物晶片呢？生物晶片（biochip或bioarray）是根據生物分子間特異相互作用的原理，將生化分析過程集成於晶片表面，從而實現對DNA、RNA、多肽、蛋白質以及其他生物成分的高通量快速檢測。人們可能很容易把生物晶片與電子晶片聯繫起來。事實上，兩者確有一個最基本的共同點：在微小尺寸上具有海量的數據信息。但它們是完全不同的兩種東西，電子晶片上布列的是一個個半導體電子單元，而生物晶片上布列的是一個個生物探針分子。（責任編輯王世新，榮譽主編李志民）