在面向本科新生开设的通识课程“科学之光”的最后一堂课上,李丽老师以一场深入浅出、发人深省的讲座,带领同学们穿越了集成电路(IC)的发展长河,深刻阐释了科技自主创新的紧迫性与前沿突破方向,为这门启迪科学思维的课程画上了圆满句号。
课程从信息时代的基石——晶体管的发明讲起,李丽老师生动描绘了集成电路技术如何将数十亿乃至千亿级的晶体管微缩集成于方寸芯片之上,并遵循着著名的摩尔定律飞速发展。课堂互动环节,当李老师提问“一枚现代芯片中究竟有多少晶体管”时,同学们踊跃回答,“几十亿”、“上百亿”、“上千亿”的答案此起彼伏,现场气氛热烈,直观感受到技术的惊人尺度。
然而,李老师话锋一转,引入了一个令人警醒的事实:曾位列世界第一的天河超级计算机,其核心芯片并非国产。她引用了习总书记在科技创新大会上的重要指示——“要把科技命脉牢牢掌握在自己手中”,并语重心长地强调,核心技术的缺失意味着随时可能被“卡脖子”,只能被动使用落后数代的技术。尤其在人工智能时代,算法、算力、数据被视为“三驾马车”,李老师掷地有声地指出:“没有算力,何谈AI?” 算力基础,正是以芯片为核心的自主可控能力。
为了让同学们理解芯片从构想变为现实的复杂旅程,李丽老师系统介绍了集成电路的完整流程与产业链。她重点阐述了业界通行的“7+1产业链模式”(涵盖设计、制造、封测、设备、材料、EDA/IP、分销及终端应用),并详细拆解了集成电路设计流程的各个环节。同时,她也点明了IC产业高投入、高风险、快迭代、强生态依赖的核心特点和客观规律。

面对当前的技术瓶颈,李老师分析了摩尔定律的显著放缓以及登纳德缩放定律(Dennard Scaling)的失效,指出单纯依靠工艺微缩提升性能功耗比的传统路径已遭遇巨大挑战。在此背景下,她介绍了被视为破局关键之一的可重构计算技术。这是一种介于专用集成电路(ASIC,硬件算法均固定)与通用处理器(GPP,固定硬件执行多算法)之间的创新硬件范式。其核心在于能够根据特定计算任务的需求,动态地重构硬件结构,实现硬件资源与算法的最优匹配,从而在能效比和灵活性上取得突破性进展。李老师进一步解析了可重构计算系统的基本组成。

讲座最后,李丽老师分享了令人振奋的国产突破:2018年,我国自主研发的首批可重构计算芯片问世,其创新性和潜力获得了权威媒体的广泛报道,标志着我国在这一前沿领域迈出了坚实步伐。
在热烈的掌声中,本次“科学之光”的最后一课落下帷幕。李丽老师不仅为新生们揭开了芯片世界的神秘面纱,更在他们心中埋下了科技报国、自主创新的种子。从晶体管的微观世界到国家算力战略的宏大格局,这堂“收官之课”无疑为新生的科学探索之路点亮了一盏明灯,激励着他们未来投身于突破核心技术、实现科技自立自强的伟大事业中。(助教:张扬浩供稿)
