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人没有了心，就无法活着。

人类没有了“芯”，大概率也会活得特别累、特别无能。现在中国人几乎每个人都有一部手机，一个人拥有三四部手机也不为奇。有的人一天吃一顿饭甚至一顿都不吃也没有多大问题，但假如突然间没了手机，哪怕是一小时、几十分钟，可能也会像丢了魂似地慌张。因为手机的用处太多、太大，现在的人已经很难离开手机。

据说一部手机大大小小有上百个芯片，它牵动着整个世界的每一天，也牵动着每一个现代人的神经末梢以及情感和价值取向……总之，谁今天离开了“芯”，谁就可能寸步难行。

芯，何止在手机上，它还在你驾驶的汽车上，在你住宅中的冰箱与电视上，在厨房煮饭的电饭煲上，当然，电脑和游戏机更少不了芯。就算你是一个文盲，一个从没有出过大山、出过远门的大叔，你也离不开芯，因为你到医院看病，去储蓄所存钱取钱，你没有那张装着芯的卡，也会举步维艰。在江浙，养鱼的农民给池塘里的鱼都嵌上了芯，一条鱼从何处来、到何处去，甚至消费者吃了它觉得味道如何，芯都可以向农家反馈。

芯，无处不在。芯，伴着我们的心一起跳动，一起兴奋与感慨，一起欢乐与伤感，一起动荡与紧张，一起走向明天和未来。

有科学家预测，21世纪末，因为芯，地球将发生有史以来最大的转变，出现例如人类与地球分化、生物生命被机械式智能生命所替代的问题。尽管这样的“未来”听上去很危险，但可能谁也无法阻挡芯的“摩尔”生长率。“摩尔定律”告诉我们：它前进一代所需的时间大约是18个月，未来的几十年里有多少个“18个月”？想一想这个，我们就会十分恐惧了，从“BP机”、大哥大，到现在的手机、卫星电话、北斗定位、无人战斗机、太空舱……我们才用了多少个“18个月”，就已经让我们的生活和国家发生了天翻地覆的沧桑巨变。何况“摩尔定律”还告诉我们：芯片技术的代际发展除了约18个月一代之外，它还是叠加式进步，即它是以二次方式地飞跃迭进的。

其势不可挡，其威宛若滚滚惊雷。

有专家认为，未来二三十年间，“芯”的发展会彻底改变人与人、国与国之间的传统交往与力量平衡，甚至可能让人失去原有的生物天性与自然属性，从而导致人类被智能人主宰，国家的发展命运不再被制度和意识形态决定，地球的毁灭或再生也成为可能……一切或可怕或惊喜的可能性，都是因为“芯”的存在和发展而突然呈现在我们面前的，其节奏之飞速让我们有些无法适应。

芯，代表着人类迄今为止最前沿的科学水平，其广度和深度非常人能想象——以往的哲学家都十分自信地以为自己的思维是宇宙级的，以往的文学家同样一直骄傲地认为只有自己的灵感才能达到“日行千里”，然而我们的半导体专家如今已经把整个微观世界和宏观世界的所有可能尽收于微米纳米级的一块芯片上，甚至将其嵌在人的头脑内，控制和分离着人的思想与情感的走向。今后，我们每一个人可能都要接受这样的现实……

芯，你太神奇！太伟大！也实在可怕。

是的，芯已经不单是科学与物理问题，也不单是专业与成果问题，而是世界强国与弱国、强者与弱者之间进行生死较量的终极武器——也就是说，人类几千年的文明史都不曾解决的胜负，在今天，或将成为可能，谁掌握了芯的最前沿的超级技术，谁就可以轻易地卡住他人的脖子并制裁其呼吸和自由。

如今，中国人民已走向全面小康、走向繁荣与富强，也有了完全独立于他人控制的属于国家背景的造芯企业——那片闪着银光，浩如海洋，贴着大江，纳着清风，被工人与科学家们团团围着的“芯”世界。

已经说了很多关于芯的事，现在我想揭开芯和制造芯的秘密，以及它所披戴的神秘面纱。

芯片厂核心的制造车间通常是不允许任何外人进入的，即使是本厂员工和工程师，每一次进入，也必须记录与备案，并且从你从业的那天开始到离职后的若干年内，你都有承担保密义务的法律约束，否则将受到严厉制裁。

21世纪以来的芯片制造业，已经超现代化地在朝前发展，厂房内的核心制芯车间，它专业的叫法是“洁净室”——空气经过特殊过滤，除杂后十分干净，空气里的粉尘粒子是最低限度的，环境还必须十分安静。有专家这样比喻：“制芯之地”要比生婴儿的产房还要讲究十倍。

“所以，我换穿好特制的防护服后，需要经过一道道程序，如风淋、静电过滤，之后才会被允许进入制芯的核心车间——洁净室。”“001号”工程师这样讲述。

“001号”工程师是整个制芯车间的生产部长，他所在的部门归属芯片厂的生产工艺部门，是这个部门的制造部负责人，他们称他是“部长”。

我发现他穿的防护工作服与我穿的不一样。“这是连体式的工作服，可以连续在车间待24小时，但一般不超过8小时，而你穿的普通防护服最多只能在车间待2个小时……”他说。

“有什么差别呢？”我好奇地问。

“材质一样但密封性能不一样。”“001号”说，“临时进车间的防护工作服一般为临时进入人员使用，如果超过了2个小时，那时就只能‘请’你出去。出于对员工身体考虑，里面工作的技术人员也不能待超过8小时，在洁净服管理方面，使用一周就要进行专业清洗，所以要求特别严……”

“001号”说这些都是基本工作要求，精密程度越高的制芯厂对环境的要求越高。“我们这个厂属于世界先进的芯片制造厂，跟同类厂的设置一样，实现了全自动化。也就是说，所有制芯的生产与技术环节都是不用人工的智能自动化，里面很少有人，一般是负责管理及检查设备的技术人员。”“001号”介绍道。

在此说明：先进的芯片制造厂里的一个“洁净室”，可不是我们概念中的一二十平方米，或者大一点的五六十平方米的房间，而是一个占地3万平方米的超大型厂子（仅是一个制造芯片车间）。3万平方米大约是45亩，一个足球场接近11亩地，那么一个现代化的制造芯片车间约有4个足球场大……闭上眼想一下它有多大吧！

单体3万平方米的车间，就是当今芯片制造车间标准样板。建这样一个车间生产12英寸的芯片，需要近400亿元人民币，而且你的厂尚在建设之中，世界的芯片技术，就已经翻跟头似地跃上另一层更高的台阶，而你设计建造的生产线所能制造的产品可能已经落后几代而只能卖个白菜价。难怪有位很著名的国际经济学家说道：“想让一个世界级富翁破产，就鼓励他去搞芯片。”这意思是，那些疯狂扑向现代半导体制造业——芯片生产的企业，最后的命运，不是落荒而逃，便是无法出头……

中国在芯片制造业方面，除了像华为、中芯国际等民间或混合资本的企业外，自然还有非民间、混合资本背景的“华虹集团”（全称“上海华虹［集团］有限公司”）等制芯企业。

现在，我进的这个“芯”厂房，就是华虹集团数条生产线中的其中一条，一间与世界先进制芯厂具有同等水平的全自动设备的超级厂房（洁净室）。

其实走进“芯”里的目的，是想看看那个影响和搅动全世界的芯到底“长”啥样？它是怎么被造出来的？还有另一个特别的奢望：认识一下那个被全世界捧到天上而且也是当代制造业技术上具有天花板意义的光刻机……

洗手、更衣、风淋除尘之后，我们走进与核心洁净室之间的一条长长的密封通道。“001号”向我科普了一下光刻机：

世界上最好的光刻机就是荷兰的ASML公司生产的。现在美国用制裁大棒命令ASML公司不卖给我们先进光刻机，一旦发现违背者，美国还要将光刻机制造的连带企业一起制裁。荷兰产的光刻机，美国凭什么可以蛮横制裁光刻设备的生产与使用厂家呢？

因为光刻机是用来制造芯片的核心设备，而芯片设计是芯片的整个灵魂，某一芯片的功能完全取决于芯片最初的整体设计。也就是说，这个时候的芯片设计已经将系统、逻辑与性能的设计转化为具体的物理版图，其中芯片的规格制定、逻辑设计、布局规划、性能设计、电路模拟、布局布线、版图验证等等都设计在其中。由此可以看出芯片的设计何等重要！这还是其中一个方面的问题，更重要的是芯片设计的软件，我们简称它是EDA软件（电子设计自动化）。没有这个软件，芯片设计基本上是寸步难行。EDA软件在全球不过100亿美元的产值，然而它却控制和主宰着全球6000多亿美元的半导体芯片市场。那么谁控制了EDA软件呢？美国！三家EDA软件巨头都在美国，所以美国可以为所欲为地制裁全世界的芯片产业链，包括生产光刻机的荷兰公司，你没有了前端的芯片工艺设计，不同要求的光刻机怎么可能造得出来呢？即使造得出来，低端光刻机在国际市场上并不具有经济优势。包括中国在内的许多国家都能造出低端光刻机，所以美国借着EDA软件这卡脖子的武器，不仅卡我们中国华为海思、紫光展锐、寒武纪、地平线等芯片顶级设计公司，还霸道地干预世界其他国家的半导体设计公司。

但技术就在人家手里，在科技主宰世界的今天，国际游戏规则本来便是如此。1995年，时任国家主席的江泽民同志考察韩国三星后，真真切切地看到了我国半导体事业与世界先进水平之间的巨大差距，发出了“砸锅卖铁”也要把我国半导体搞上去的警世之言，开启了追赶世界芯片业的伟业。然而，芯片——这科学+实力+恒心+市场的“摩尔”之路有多难啊！

还是先来现场听一听、看一看通向“摩尔”之路上最重要、最核心的科学技术这一程吧。

“其实我们普通人说的芯片，在专业上是半导体元件产品的统称，它由半导体、集成电路和芯片三个载体组成。它的基础材料是从沙子里‘淘’出来的硅。美国的芯片产业发达，就是因为它有个‘硅谷’。简单地说，从硅到成品的芯片，整个工艺过程约有1000多道，每一道工艺就是科技上的一座珠穆朗玛峰。而这些核心工艺的尖端人才基本上在美国，虽然美国的硅谷有极多的中国留学毕业生，但他们努力攻克工艺的最终成果与专利，则是由美国公司牢牢控制着。”“001号”说到这儿，指指庞大而现代化的、花费了几百亿元投资的制造芯片厂说，“我们这样的厂，是整个芯片制造工艺中的核心部分，即通过不断的技术工艺，按设计的集成电路要求完成硅片，最终通过光刻机等制造出市场上所要用的芯片产品。在行业中，我们这样的厂不叫芯片制造厂，而叫半导体晶圆代工厂，即芯片的最后工艺加工生产线。著名的台积电也是这样的晶圆代工厂，只是台积电是世界上最大的晶圆代工厂，而它现在也被美国严密地控制着。”

尖端的光刻机之所以昂贵、在技术上受到极其苛刻的保护，实在是因为它的核心技术几乎是集合了当代全世界最尖端的半导体领域的顶级专家们的智慧，某种意义上，只有一个超强大的技术体系才可能对其产生某些左右的威势。即使荷兰ASML公司，也并不是这10多万光刻机零部件的制造者，其制造者遍及全世界，比如它所用的照相镜头，是德国制造的，因为德国的光学镜技术最高；它装配的磨具等零件，用的也是德国的，德国的工艺胜人一筹。荷兰ASML公司的工艺设计师们就是将全世界这10万多个零部件最先进的技术汇集到他们那里，然后由核心的那几个专家设计出工艺，进行最终的安装与制造，最后出来一台台制造芯片的光刻机。

“他们在制造中的最终技术是无法学习到的，因为不是采用常规设计思想和工业工艺弄出来的，据说为了保密和阻止别人模仿与抄袭，最后几道工艺技术是由一两位工程师完全依靠手工完成的……”“001号”说。

10万多个零部件，分布在全世界各地的不同企业或研究制造机构，你半秘密半公开地将其汇聚到一起，本身就是一项浩繁无比的工程，且每一个零部件的制造与安装过程的工艺，全部被注册过专利，谁都不可侵犯。更可怕的是，这些设计的工艺，其思维过程中的逻辑方式与逻辑方向，也是不可靠近和越界的知识产权，牢牢地掌握在ASML公司手里。他们设定了一个法律“规矩”：比如他们成功地发现了向东的方向是美丽的大海，再有人想到大海去，就不能再走他们已经走过的方向了，甚至你想从东的反向——西或与东相近的南、北，都不能走！你只有可能从天上或地底下走才被允许，而他们明明知道，那天上和地底下是根本走不通的。天下哪有这般逻辑！但芯路历程中，有个知识产权就叫“逻辑设计”工艺，它就是具有“独我”的知识保护范畴，你绕不过去。

走进芯制造车间，“001号”说：“这个地面，还有上面的顶子……”他指指上面的顶子，“仅它的装修费用，包括其他配套在内，每平方米就在20万元左右。”

装修费20万元！是宫殿还是黄金打造的呀？我不由地看了看脚底，又抬头仰望了一下，只见地面和房顶上的板面，尽是密密麻麻的小洞，这是啥“暗道机关”？

“与静电吸尘差不多功能吧！”“001号”用最直接的话一带而过。接着他说，“制造芯片需要比生孩子更高级的环境，所以其车间的地面和房顶都必须用特殊材料，既保证整个车间的洁净度，还要对所有工作着的设备起到保护作用”。现在，我踩在芯片车间的地板上，像踩在黄金上，这种感觉既有点兴奋，又有点玄乎。

洁净车间太大了，一眼望不到头。更了不得的是，眼前的种种机器设备之豪华程度前所未见，其复杂与神秘状，不可思议！前年我去成都双流机场参观大飞机的发动机修理厂时，就被飞机发动机的复杂性震撼过。然而看了芯片制造车间的机器设备，就觉得原来飞机上的发动机跟制造芯片的机器比，简直就是小巫见大巫。可不嘛，世界上第一台大飞机的发动机制造至今也快有一百年了吧！一百年后世界最尖端机械制造就是芯片，二者之间差了一百年。这一百年间，全世界的科学家、工程师们攀登科学高峰的步伐从未停止……

走进“华虹”的那一刻，在每一个人的脸上，我又一次看到了钱学森、王淦昌那一代人的自信与坚韧……

洁净车间之大已经说过，其“内容”则更是一部浩瀚的史书——作为工科较弱的作家，我想要对眼前的这些繁杂无比的精密制造做历史的追溯，估计需要将整个世界的制造业翻个底儿才能有点头绪，所以只能对我的直观感受作一番描述：

3万平方米的单体大车间里，除了人能行走的几条走廊外，摆满了密密麻麻的精密机器设备，有的看上去是统一格式的机械，但“001号”告诉我，其实在芯片制造车间里，每一台机器的角度都不一样，它们排列在一起才能完成1000多道工艺的“芯”制造任务。

它们也有可能执行着同一个技术指令，进行着无差别的技术工艺任务——“001号”指着另一条排列整齐得像阅兵式的钢铁队伍，步伐一致地、每分每秒做着共同的、同一标准的、丝毫不差的动作，在纳米和微纳米的世界里找准定位，衔接线路、嵌入电极、启动闸门、转换基线……芸芸万千步骤。

它们又有一些像广袤的油田上那些单纯得不能再单纯的“磕头机”一样，全天候地、一年365天地、年复一年地做着同样的一个动作——为的是在让每一个微纳米状态下的“芯”与其他千万颗“芯”完完全全的一致……

它们甚至还有瞬间更换材料与本体的功能，因为打开一个“逻辑门”就需要封闭另一个“逻辑门”，而每一个“逻辑门”就像人类母亲的肚子，同一个母亲肚子里诞生出的孩子，他们基因相似，成人后的人生则完全不同——“芯”也同样，它们虽然未来执行相同的任务，但它们的独立性、个体性的功能足以让整个人类世界为它们疯狂。

除了它们，当然还有很多很多甚至连给我介绍的“001号”专家也无法解释的神秘世界……用肉眼只能看到一小部分外观形态下的自动化机械操作，而自动化本身就告诉我们：在机械内部的所有操作形态是封闭的，因为半导体芯片的许多核心制造技术本身就是光学高科技。高端的光技术是不能在我们眼睛所能看见的环境下制造与生成的，密封技术是芯制造的一个主要特征，故而即使站在被机械重重包围的世界里，我们也能看到错综复杂、眼花缭乱的现象，但在整个制芯环节里，这些可能只是微不足道的“表面现象”而已。

微观世界里的纳米技术，是很难被描述准确的。呵，穿梭在制芯世界里，我只能一次次地叹为观止，一次次地目瞪口呆，一次次地进入痴迷状态……

但我还是被头顶世界的宛若中国高铁式的空中“运输线”的工作状态所震撼：庞大洁净车间，竟然还需要在“天”上构建另一条通道——我称之为制芯车间的“空中高铁”，其实是全自动制芯环节的重要组成部分，“001号”告诉我，由于庞大的洁净车间也无法满足整个生产线的要求，设备太多，所以只能开辟天花板上的空间来搭建空中运输线。什么叫自动化？你站在制芯车间昂首望去，所看到的在头顶上“嘶嘶”溜溜奔跑飞驰的那些载片盒，它们时而直线飞步，时而在某一机械处迅速稳升着（因为有时必须快速进入机械内进行加工，在完成加工程序后，又不能有丝毫的震荡等外部因素的破坏，所以速降稳升在这里非常必要，就像高铁在启动和到站时需要稳而慢些，一旦出站进入正常道路，便可马力开足）……我已经观得痴迷。

我无法不为如此强大而绝妙的科学技术世界所激动！

什么叫自动化，大概进入制芯车间就能真正感受到。什么叫现代化制造业，大概你到了制芯车间便能领略并深受震撼……

在这样的地方，偶尔见到一两个穿着与“001号”一样工作服的工作人员在一排排自动化机器中间认真地巡察，显然是在检查某一设备和上面的数据——“一些设备还是需要人为指挥和操纵的，而有些数据与工艺也需要及时调整……”“001号”解释。

“它在哪儿？我主要想见见它……”我说的它就是光刻机。

“在最中间的地方！”“001号”踮起脚，向一片机器的“海洋”中间指去。

于是我们两人在几条通道间穿梭，向“海洋”的中央走去……

“这就是！”在一排厢盒式的机器走道的中间，“001号”突然指着两边的那一片像集装箱似的“盒子”——高出我们人头一米左右的庞然大物说道。

“它就是呀！”我既惊喜又有些失望，原来神乎其神的光刻机就这么个“愣大个”呵！我甚至没觉得有一丝壮观与美观！

“001号”显然看出我的小心思，道：“它的里面可是一个神妙无比的精彩世界呵！可惜我们看不到……”

“微纳米状态下光学技术制造，绝对不允许外界有丝毫的干扰与影响，而且它的复杂性远比我们肉眼能看到的万千世界要奇妙而精致得多！我们只能看到它的一个巨型外壳……”这时，“001号”俯下身子，打开一扇小小的“观察窗”，让我凑近往光刻机的“心脏”一角瞅一眼：哇，那真是一个魔幻的世界，那斑斑星光下各种我们根本不认识的器具在高速而有序地运转着、奔腾着，仿佛都在争抢着万分之一秒的速度，并为了亿万分之一的精确度而竞相争辉。

“其实，我们在这扇小孔窗所看到的，只占整个光刻机工作状态的万分之一还不到，整部机器的运行和芯片封装过程复杂无比，非肉眼和人脑所及……”反正“001号”说的，在我听起来就是一个神话般的世界，用简单的一句话说就是，叹为观止，难以描述。

站在一个庞大的“盒子”（光刻机外形）面前，除了惊叹人类的智慧和科学先进的水平外，我的脑子里闪出的另一个概念是，原来这个家伙值10亿元！

10亿元换这一样东西，不知世界上是否还有比这更昂贵的——我指在机械设备上。而它现在就在我身边：一个看得见、摸得着的东西，它所生产与制造出的东西将能够“指挥”我们上天入地、探究星球上的任何秘密，主宰人类社会的未来。

这就是决定芯片等级与命运的光刻机。

机械物体本来是没有自然生命的。但光刻机似乎除外，“001号”告诉我：光刻机一旦安装到生产线上开始运行，每天24小时在工作，而且它从不停机……

“一直这样转下去？”我感觉有些不可思议。

“一直转下去！”“001号”十分肯定地回答我。

“那它就没有寿命？”

“自然也会有的，机械嘛，运行太久也会不行、会被淘汰的……”

“那像这样一台先进的顶级光刻机，一般会有多少年寿命呢？”我想了解。

“欧美是20世纪80年代末进入高端芯片制造业的，如果从那个时候算起，现在也有近30年了……我知道顶级芯片制造厂家的高端光刻机现在还在生产线上运行，那证明它至少应该可以不间断工作30年吧！”“001号”认为。

也就是说，一台先进的光刻机，它可以连续不间断地高速运行工作至少30年……仅这一点，我们就不得不对研发和制造这样的高端科技设备的发明人、工程师们表示崇高敬意。

经过光刻机之后的芯片，实际上叫作封装好的高性能集成电路硅片。在整个洁净车间里，所有机械设备的作用就是实现对一盒盒外形看上去40厘米左右见方的、内嵌25块硅片的东西进行芯片的封装，我们俗称这个过程为芯片制造。在洁净的车间内，从头到尾，无论是我们能看到的一盒盒处在自动化的高速运行线上奔跑着的，还是在各种设备上正进行着测试与封装的硅片传送盒（英文名为“FOUP”），我都分不出是候补产品还是正式产品，所以“001号”为了让我见到芯片的正式产品，将我领到一台机器前，指着正在自动流水生产线上有一定时间间隔的硅片传送盒，说要让我感受一下芯片的实际“分量”……

“你将双手伸进去，抓住两端的小把柄，然后慢慢往外移出……”“001号”这样教我。随即，我按他的指令将成为芯片的传送盒用双手移出，这个时候装有25片成品芯片的盒子就在我手中，我顿时觉得压力巨大，因为“001号”在旁边说了句：“小心呵，你现在手里是一台‘奔驰车’呵！”

我一下后背冒出了冷汗，因为“万一”失误就惨了……当然后来没有“万一”。

但就是这不到一小时地走进“芯”里的经历，让我心潮澎湃、感叹不已：“芯”路复杂异常，“芯”事何其重也！而中国追赶世界“芯”事的道路毫无疑问也是极其艰难的事，然而我们已经突破并取得巨大的进步。