要点提示

● 作为电子行业的最上游，半导体技术支撑现代技术体系。

● 半导体行业是典型的资金密集型、技术密集型以及人力密集型行业，十分考验一个国家的整体经济以及科技实力。中国目前在前端设计、中端晶圆制造领域与发达国家差距明显。

● 半导体行业“弯道超车”需要投入大量的人力及物力。不仅投资规模大、投资风险高且投资回报周期长。

● 受到电子设备硅含量提高以及如物联网、5G、AI和汽车电子在内的下游新兴应用的驱动，未来半导体行业将继续保持高速增长。

一、半导体是电子产业链的核心，未来信息科技的基石

（一）半导体发展简史

1.半导体理论基础：二进制算法

18世纪初，德国数学家莱布尼兹在巴黎博物馆参观时，一台由法国数学家帕斯卡于16世纪发明的十进制机械计算器引起了他的强烈兴趣。通过不懈的研究，莱布尼兹发表《二进算数》，建立了二进制表示法及运算方式，并发明了由1与0组成的二进制计算器（见图1）。二进制算术法是超越时代的智慧结晶，该算术法的发明直接奠定了数百年后第三次世界工业革命——信息化革命的理论基础。

图1 莱布尼兹机械计算器

2.第一代半导体：真空管

20世纪初，英国工程师弗莱明发明了真空二极管（Diode），而后美国发明家德福雷斯特在二极管的基础上发明了真空三极管（Triode）。众所周知，计算机发出的核心存储和处理数据指令均是由半导体元器件（或含更复杂电路的集成电路芯片）来完成的，而计算机中的元器件，正是利用真空管单向导电性产生的正反电流的开与关（1与0）来计算描述事物状态，与莱布尼茨发明的二进制算法不谋而合。通过真空管控制电路的通断而形成的逻辑电路，非常适宜高速逻辑及算术运算。第二次世界大战期间，