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集成电路 |
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集成电路产业将长期主导经济发展 |
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| http://cn.newmaker.com
12/1/2006 10:07:00 AM
北京大学软件与微电子学院 张苏
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一个国家的经济要实现跨越式发展，必须通过创新不断地找到新的经济生长点。这里的理论基础是熊彼特经济增长模型，其含义是，每一个经济生长点都服从对数曲线规律，即先迅速增长，而后缓慢增长，最后收敛于一个最高值；经济增长要突破对数曲线，就必须在上一个生长点还没有收敛时找到下一个生产点。经济学家描述每一个生产点为经济增长引擎。国际经验表明，人均GDP突破1000美元大关时，这一阶段各行各业普遍开始收敛于对数曲线，需要从国家层面上寻找更多的经济引擎。我国人均GDP已于2004年突破1000美元，最近国家提出把自主创新、建设创新型国家作为面向未来的重大战略，正是基于自主创造经济增长引擎的考虑。
要实现经济的跨越式发展，还必须考虑约束条件，特别是资源约束。我国最近出现了新的短缺经济现象。不同于改革开放以前的一般商品短缺，当前出现的是能源短缺。统计数据表明，我国许多重要矿产资源的人均拥有量都远低于世界平均水平，资源相对不足已经成为经济社会发展和实现全面建设小康社会目标的突出制约因素；国内市场能源供应紧缺，出现了“电荒”、“煤荒”、“油荒”。特别是到2004年，我国电力供应短缺已经不再是局部性和季节性的，而成为全局性和全年性的问题。这又要求，新的经济引擎必须节约能源。
研究表明，集成电路（IC）产业能源源不断地创造经济增长引擎，而且这些引擎是能源节约型的。工业革命以来有5次技术革命，唯有第5次技术革命，也就是信息技术革命，被证明能为经济增长提供长期的动力。信息技术的基础是集成电路。IC产业富产增长引擎，1975年－1984年表现为工作站，1985年－1995年表现为中小型机，1996－2005年表现为PC、网络通讯设备，2006年以后表现为以人为本的消费类电子。IC技术还会创造更多的经济生长点。IC技术一旦与其他学科相结合，便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济生长点，例如微机电系统（MEMS）技术、单芯片系统（SOC）技术和DNA生物芯片等。
微机电系统可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号。微机电系统不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统不能完成的任务。单芯片系统将处理机制、模型算法、软件（特别是芯片上的操作系统——嵌入式的操作系统）、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能。以DNA（脱氧核糖核酸）芯片等为代表的生物工程芯片，可以利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，构建具有预期性状的新物种或新品系。现在已经可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达10万种DNA基因片段的芯片，利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。
以IC技术为基石的信息技术被证明是五次技术革命以来最节约能源的技术。IC产业不属于高耗能产业。IC芯片的原料是地球上除氧以外最丰富的元素——硅。现在硅超高速集成电路（VHSIC）的门延迟时间达到微微秒级，砷化镓VHSIC可以更快。IC的功耗已达到微瓦级，每门能耗降低到0.005微微焦耳，比人脑神经活动所需的能量低40倍。目前IC的失效率很低,如果按绝对值计算，其寿命值达100万年，这比人脑神经细胞的平均失效率低一万倍。
由于IC产业具有不断创造增长引擎的能力，又能节约能源，一些经济学家预测，以IC技术为基础的信息技术将打破前4次技术革命表现出来的，世界主流技术一般只能经历一个为期50年的“康德拉季耶夫周期”的规律，会在更长时期内主导经济发展。由于集成电路技术与人类生产工具的重要关联性，即使第六次技术革命可能是生物技术革命（学界预计2020年－2030年生物技术将成为显技术），集成电路在国民经济中的基础作用仍不会动摇。笔者认为，“十一五”规划在强调生物产业的同时，仍重点强调大力发展集成电路核心产业是有远见的。
如何发展中国IC产业已有诸多论述，这里只论述提高中国IC产业创新能力的重要战略。中国科学院微电子强国之路发展战略课题组的研究指出，引进不能彻底解决我国IC产业由落后向先进转变的根本问题，必须自主创新，提高创新能力不仅需要增加研发投入，还需要选择好的研发组织模式。王阳元院士提出，组建中国IC产业产前（即竞争前）研发联盟，这对于提高中国IC产业创新能力具有重要意义。产前联盟帮助IC产业提高创新能力、实现跨越式发展。他还呼吁我国的相关大学、科研院所、芯片制造厂、封装厂着手组建“中国IC产业产前联盟”，其上游是大学、科研院所，产前联盟负责将它们的基础研究转化成面向下游企业的大生产技术。产前联盟要实行官（政府）、产、学、研相结合，初期由政府主导，逐步增加企业投入，若干年后在中央和地方政府研发项目经费支持下实现良性运行。
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