芯片是信息社会的核心基石，也是各国竞相发展的重要新兴技术和产业。在某种程度上，一个国家的芯片科技水平以及在全球分工位置，意味着该国在全球科技竞争中的地位。

芯片科技与半导体产业的发展，具有明显的知识经济特征。

一是基础科学为先导。从1833年法拉第在硫化银的实验中首次发现半导体现象，到1947年贝尔实验室制造出第一个晶体管，再到1958年基尔比、诺伊斯等提出“微芯片”的想法并发明了硅基集成电路，科学发现与技术发明相映成辉。今天，这种科学先导作用依然显著，从蔡少棠第四元件预言到忆阻器，从量子纠缠到量子计算，莫不如此。

二是社会应用为牵引。现代计算机在二战前后被发明，与当时经济统计、弹道计算、氢弹研制等社会需要密不可分。如冯·诺依曼主持的MANIAC计算机在1951年进行首次测试，其任务就是热核爆炸，计算结果得到了1952年和1954年两次核爆的验证。今天这种应用牵引作用，更由于经济发展的智能化被千百倍放大着。

三是知识资本双密集。经过一个多世纪的发展，半导体相关科技已形成诸多细分学科和领域，每年培养大量专业技术人员。半导体产业还富含隐性知识，一个半导体领域的博士从毕业到成为独当一面核心技术团队负责人，常常要在研发一线经历10—15年以上的打磨。同时，半导体行业拥有极高的资本准入门槛。据估计，最先进的3nm芯片，其设计费用约为5—15亿美元，生产线投资规模则更是高达150—200亿美元。

四是政府市场双引擎。高昂的投入、快速的迭代，半导体产业“生而傲娇”，尽管它在美国发源，但唯有全球化才能达成今天的高度。半导体产业既需要市场的巨量需求，更需要政府的战略支撑。美国政府是早期半导体工业的首个大卖家，硅谷兴盛的背后，是联邦政府“有形之手”的倾力相助。日本为发展本国半导体产业，几乎倾注全国之力，组织了著名VLSI联盟。在发展极紫外光源（EUV）光刻机过程中，前台是荷兰ASML公司，后台则是美国、日本、中国台湾、韩国一众头部公司的大力支持。据估计，ASML只掌握了不到10%的核心技术，但它是8000个核心零部件的集成者。

芯片一直呈现出微型化、高速化、低功耗的趋势，其背后是摩尔定律的作用发挥。近年来，随着摩尔定律的放缓，芯片的发展将可能迎来新的拐点。

一是现有技术的极限。50多年来，人类已使得微观器件加工面积缩小了一万亿倍！研究认为，半导体行业大约每隔20年，就会有新的危机出现，而今正处于危机循环节点。下一步是该“延续摩尔”还是“超越摩尔”，目前还莫衷一是。

二是新兴技术的突破。新架构晶体管技术（如互补场效应晶体管、垂直纳米线晶体管、负电容场效应晶体管、隧穿场效应晶体管等）、新材料晶体管技术（如第三代半导体材料、碳基纳米材料、二维半导体材料等）、新型存储芯片技术（如相变存储器、磁性存储器、阻性存储器、铁电存储器、碳纳米管存储器等）、新架构芯片技术（如存内计算、神经形态、深度神经网络、量子计算、光电集成等）快速崛起。替代的技术路线相互竞争。

三是产业组织的调适。随着芯片技术发展到特大规模集成电路（ULSI） 和芯片级系统 （System on Chip），产业组织也从系统厂商主导、到IDM（集成设备制造商）、Fabless（无工厂芯片供应商）+Foundry（代工）模式、Fab-lite（轻晶圆模式）、SIP（硅知识产权）设计，再到适应Chiplet（小芯片）和异构集成的集群虚拟垂直整合（CVVI）模式。新的商业模式将带来新机遇。

四是市场格局的变动。芯片市场规模已近5000亿美元，其中美国约占一半左右，远超过其他国家和地区，为中国的15倍。但包括中国在内的亚太地区一直在快速增长。现在75%以上的芯片生产线都在亚洲。

回顾半导体产业发展的历程，不难看出，作为工业的顶尖领域，半导体产业需要长期耐心的投入，大量的基础研究注入，众多优秀人才的集聚，持续的市场反馈迭代。我国在促进芯片自主可控的发展过程中，亟待注重以下几方面。

一是加强前瞻性基础研究。据不完全统计，今天的智能手机中，曾经有至少18位诺贝尔奖获得者的工作与之相关。要注重变革性的科学选题，鼓励科学家突破现有科学范式，去实施那些有可能引领未来一个世纪的前瞻性选题。在新架构方面，着力在量子计算、光电集成、全光计算、神经形态计算、存内计算等方向上进行探索。在新材料上，除第三代半导体、二维半导体材料之外，我国在碳基纳米材料方面业已取得一定突破，可以考虑加大研发投入，巩固碳基半导体技术优势，并力争实现市场化应用。利用税收优惠政策，鼓励和引导企业和社会资本加大对基础研究的投入，通过创业企业开展应用基础研究，在快速迭代中实现性能优化，进而率先形成新的先发优势。在全社会营造尊崇STEM（科学、技术、工程与数学）的风尚，要让曾经的口号“学会数理化，走遍天下都不怕”再次广泛流传起来。

二是注重战略性需求牵引。几十年的发展历程表明了，芯片技术是在科研与市场高度互动过程中持续优化完善的。每一次产业技术的重大创新，都可能带来价值链的变动、产业格局的调整。在新基建中，注重人工智能、5G、智能物联网等快速发展对芯片的需求牵引。如在汽车领域，中国已经成为世界级汽车制造中心和最重要的市场之一，智能汽车被认为是“四个轮子上的手机”，未来对芯片的需求巨大。数据显示，汽车半导体市场将在2022年突破600亿美元，亚太地区以41%的增速领跑全球。与手机和电脑芯片相比，汽车芯片是相当不同的市场（如故障率和温度范围等），对于后来者而言，具有一定的战略机遇。在强化研发和技术创新的同时，中国汽车芯片公司还需要加强质量管控、交付能力、产品全生命周期管理等，进而造就一批隐形冠军。在需求牵引中，更要突出政府对首台套、首批次、首版次等的采购，为新产品提供新市场。同时，政府采购中也应注重竞争机制，激励不同技术路线在良性竞赛中不断优化、熟化。

三是推动全链条重点布局。半导体产业涉及从设计到应用一条相当长的链条，在诸多环节上，都或多或少存在“卡脖子”技术。这需要开展产业技术创新规律、态势与布局的深度分析，绘制产业技术路线图和技术创新地图，形成对“卡脖子”技术攻关的优先次序，在此基础上，通过重点突破，获取在全球范围内产业分工制衡的能力，实现整体突围。在上游的设计环节，继续提升基于开源架构RISC-V的芯片设计优势，支持EDA设计软件，提升在x86等架构上的跟随能力。在中游晶圆制造和封装测试环节，芯片制程决定了代工厂的先进程度，由于“瓦森纳协议”等限制，国内制造企业难以得到先进的光刻机等关键装备，与国际先进水平相差两个世代。在这一环节要以超强的战略意志，支持若干有一定基础的企业实施攻关，鼓励和引导应用和终端企业加大芯片订单投放。封装测试环节应鼓励社会资本支持该环节企业扩大优势，同时，应布局封测关键装备和仪器的研发。

四是注重领军型人才引育。实现芯片技术跃升，既需要一流的科学家，也需要卓越的工程师，更需要有远见的企业家。高校是人才培养基地，要强化创新思维养成，强化应用导向，联结产业市场，培养一流人才。在产业领域，因我国芯片企业大多较为年轻，优秀工程师往往会“研而优则管”，脱离技术前沿，从而使得整个行业极度缺乏“一万小时工作经验”的工程师。这需要弘扬“工程师文化”，使那些既会动手、也会动脑的技术人才始终居于企业的核心，潜心于技术。在全球范围内引进诸如张汝京、梁孟松这样的顶尖人才，以现代管理体制给予他们“开疆拓土”的空间。

五是实施最广泛开放创新。半导体产业在全球转移的历程表明，产业技术创新要进行最为广泛的协作。尽管当前出现了不利于全球化的一些情况，但在促进我国半导体产业发展，实现芯片技术自主可控的过程中，必须以更大魄力、更大胸怀进行开放创新。从设计到封测，从装备到软件，尽可能利用开源系统进行研发创新。要以产业创新生态系统的策略，在全球范围内打造研发、创新和应用的“朋友圈”和“生态链”。