生活在科技发展迅猛的时代，芯片是一个大家缺乏了解却又具有极端重要性的领域。芯片的重要性在于，它构成了现代社会正常运转的核心控制单元，影响范围涉及国家安全、商业、政治、文化等多个方面。普通读者对于芯片不了解的地方多集中在于：芯片是什么，它从何时起被发明出来，又是如何一步步被广泛应用于现代社会，成为现代社会运转的原动力的？在推动芯片从实验室走向商业市场的过程中有过哪些伟大的发明家，他们又经历了怎样的艰辛探索？在摩尔定律即将失效的当下或未来，芯片的研发又将如何超越物理条件的限制，向更高效、更快速、更低成本的方向迈进？
针对以上这些问题，资深芯片研究专家汪波所写的《芯片简史》（湛庐文化&浙江教育出版社联合出版）给出了较为细致和详尽的回答。汪波是法国里昂国立应用科学学院集成电路硕士，利摩日大学高频微电子学博士，并且在华为公司、法国里昂纳米国家实验室和北京大学深圳研究生院从事集成电路设计的教学与科研工作，有二十余年行业经验积累。同时，他还是科普作家，其作品能够打通学科边界，兼具科学与人文内涵，让读者感受到思考的乐趣。
2024年4月19日，《芯片简史》荣登第十九届文津图书奖“科普类图书”书单。组委会评价这本书的作者，“不辞艰辛地梳理和呈现了芯片发明与发展的历程，详细地讲述了一群叛逆者突破传统，不断创新的故事。”文津图书奖是中国国家图书馆主办并联合全国图书馆界共同参与的公益性图书奖项，自2004年创办以来，已经成功举办到第19届，影响广泛，有“国家级”书单美誉。
《芯片简史》获“第十九届文津图书奖”
深入那些散落在历史深处的芯片发明者的个人世界
在《芯片简史》中，汪波在搜集大量史料和参考文献的基础上，像侦探一样，以芯片诞生和发展为主线，将散落在世界各地的实验室、杂志、书籍或新闻报道的庞杂信息重新组织、编排，在力求准确、科学的前提下，写作了这样一本综合性作品，使得我们透过“芯片简史”这四个字，深入那些散落在历史深处的芯片发明者的个人世界，体验他们在发明中所经历的种种困苦与喜悦、磨难与幸福，与他们一起重走芯片发明之路。
芯片的历史只有六十多年，但要完整地理解芯片的来龙去脉，我们需要将时间一直向前推回到一百多年前。在这一个世纪里半导体技术的创新故事不计其数，但其实只是一种创新模式的不断展开和复现，其主题是叛逆。为了创新，需要不断打破过往累积起来的知识和见解，并用新的知识和见解替代掉。因此，本书不打算系统讲解已经固定下来的知识，而是讲述它们是如何被创造出来的鲜活过程。人工智能的飞速发展，也对芯片提出了更多的、更大的要求，芯片未来又将面临什么样的挑战？汪波近日在世界读书日的相关活动上作了一番演讲。他分享了诸多令人感到新颖的观点。
芯片的历史是一部创新的历史，同时也是一部叛逆的历史
一本书是由很多书页来组成的，每一个书页上面又有很多的文字。汪波说，与此类似，一颗芯片是由一大张硅晶圆组成的，大概有比萨那么大。那把它加工好之后，我们把它切成很多很多的小方块，就是每一颗的芯片，类似这个样子，那芯片还不是最终的构成单位，比它更小的一个单元叫做晶体管。芯片上有很多晶体管，那晶体管有什么功能呢？只有两个最基本的功能，一个是作为开关，来实现0 和1，或者是作为信号放大器，就像我们有一个麦克风一样，把这个信号来放大，就可以用于通信。有了晶体管，才有了我们信息时代的计算机、互联网、无线通信等。芯片和书籍的相似之处在于，它们都是首先把一个想法变成了一个版式或者版图，或者我们书籍的排版，然后接下来用光照的方式，把它“印刷”到这个介质上。光刻机制造其实是一种化学印刷，那这种介质硅晶圆就像纸张。
汪波说，回顾芯片的历史，它就是一部创新的历史，同时也是一部叛逆的历史，“因为当初很多的想法都是被传统的势力打压，然后他们突破了这些打压才走到了今天。今天我们又面临新的挑战，首先是芯片里面的晶体管的尺寸已经逼近了物理的极限，我们讲到3纳米，未来还有可能1纳米，0.5纳米，在这么小的尺寸下，我们要非常短波长的光刻机来才能制造出来这些芯片。另外一个挑战就是，即便我们制造出这么小的晶体管，可能它也没法正常工作，因为它还受到另外一个物理极限的影响，就是隧穿效应，当晶体管非常非常小，只有原子尺寸的时候，电子就能从晶体管中逃逸出来，就像穿透一堵墙一样，让晶体管失效，这样我们保存的照片数据就会自动消失。当然现在科学家还在尽量想各种方法来解决这些问题，包括使用新的材料，比如硅以外的材料，比方说碳基的晶体管，比如说氧化物的晶体管，模拟人脑神经元的工作原理的晶体管，等等。除了芯片领域本身的这些挑战，我们还面临着很多更大范围内的挑战，比如气候变暖、人口的老龄化以及电力资源的短缺。我们可能会问，用手机充点电就会导致电力资源短缺吗？还真有可能。”汪波还提到，芯片跟书籍还有一个共同点，那就是一旦付印就没法再去修改。我们的书籍一旦印出来就没法修改，芯片也是，所以这就要求我们在付印之前不断地去打磨它，修订它，把它尽量做到完善。
“第十九届文津图书奖”获奖书单（图来自中国国家图书馆微信服务号）
（湛庐文化提供图片）
