1.2.3 迎接信息社会的挑战ppt课件配套教案内容

芯片之殇

--由中兴事件谈起

株洲市二中

陈鸥辉

教学课题：

芯片之殇--由中兴事件谈起

教学目标：

1、让学校了解中兴事件的缘由

2、让学生了解芯片史的中外对比与芯片的制作流程

3、让学生了解芯片发展的现状与未来

4、让学生通过了解的知识进行思考，提出芯片发展的合理建议、

教学重点：

1、芯片史的中外对比与芯片的制作流程

2、引导学生进行思考，提出建议

教学难点：

小组讨论，提出建议

教学方法：

讲授法、提问法、小组讨论法

教具准备：

机房、问卷星、课件。

教学过程：

一、新闻引入：

提问：

大家一起说：通过这则新闻，你们有什么感想？

知识梳理：

长期以来，我国芯片产业一直受到西方在先进制造装备、材料和工艺引进等方面的种种限制，高端芯片主要依赖进口。数据显示，我国集成电路产品连续多年进口额超过2000亿美元，超过石油成为最大进口产品。

“如果说开创工业时代的驱动力来自蒸汽机，开创电气时代的驱动力是电力，那么开创信息时代的驱“芯片强则产业强，芯片兴则经济兴，没有芯片就没有安全。”

动力就是芯片。”

芯片概念

芯片，又称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成电路（英语：integrated circuit, IC）。是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。

二、阅读材料：

材料1：芯片发展史对比

年份

1947年

世界

贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑

1950年

结型晶体管诞生

R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺

1951年

1956年

1958年

场效应晶体管发明

C S Fuller发明了扩散工艺

仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；

1960年

H H Loor和E Castellani发明了光刻工艺

1962年

1963年

美国RCA公司研制出MOS场效应晶体管

F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，如今，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺

1964年

Intel摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍

1965年

中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生。

哈军工成功研制441B-II 哈军工成功研制出441B-I 计算机。

成功研制出103计算机，该机字长31位，内存容量为1024字节，运算速度提高到每秒3000次，该计算机共生产36台。

北京无线电一厂开始生产555型台式模拟计算机。

中国

1966年

美国RCA公司研制出CMOS集成电路，并研制出第一块门阵列（50门），为现如今的大规模集成电路发展奠定了坚实基础，具有里程碑意义

1967年

应用材料公司（Applied Materials）成立，现已成为全球最大的半导体设备制造公司

1971年

Intel推出1kb动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路出现

全球第一个微处理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工艺，这是一个里程碑式的发明

1972年

自主研制的大规模集成电路在四川永川半导体研究所诞生，实现了从中小集成电路发展到大规模集成电路的跨越

1974年

RCA公司推出第一个CMOS微处理器1802 由清华大学设计，北京无线电三厂生产的130计算机研制成功。随后，成功研制了131、132、135、140、152等计算机，总产量近千台。

1975年

韶关市无线电厂研制成功南华牌LX--121型银行利息机。并获1977年全国台式计算器质量评比第一名。

1976年

1978年

16kb DRAM和4kb SRAM问世

64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临

全国建设了四十多家集成电路工厂，国防科大成功研制151计算机，华东计算技术研究所成功研制1001中型集成电路计算机和HDS—9计算机（每秒运算500万次）。中科院上海冶金所还独立发展了制造集成电路所需要的离子注入机，并出口到日本。

1979年

Intel推出5MHz 8088微处理器，之后，IBM基于8088推出全球第一台PC 1980年

江南无线电器材厂从日本东芝公司引进了彩色和黑白电视机集成电路3英寸全套生产线，成为当时我国首家具有现代工业大生产特点的集成电路生产厂。

1981年

1984年

1985年

256kb DRAM和64kb CMOS SRAM问世

日本宣布推出1Mb DRAM和256kb SRAM 80386微处理器问世，20MHz

国内主要集成电路工厂有30余家，集成电路年产量5300万块。

1988年

16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段

这期间，国家重点部署了无锡微电子工程项目建设，项目含2-3微米大生产线，制版，引导线和科研中心，于1988年开工建设，1993年投入生产。

1989年

1Mb DRAM进入市场

486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后来50MHz芯片采用

0.8μm工艺

1992年

1993年

64M位随机存储器问世

66MHz奔腾处理器推出，采用0.6μm工艺

1995年

Pentium Pro, 133MHz，采用0.6-0.35μm工艺；

从事IC生产的主要工厂有15个，从事IC研究和设计的单位有25个。到1995年末，国内共生产IC近18亿块，对集成电路产业的投资累计达到50亿元。

“908”工程华晶项目通过对外合同验收。该生产线通过与香港上华公司的合作合资，成为国内第一条从事芯片加工业务的Foundry线。

我国集成电路产量达到22.2亿块，销售规模为58.5亿元。

1997年

1998年

300MHz奔腾Ⅱ问世，采用0.25μm工艺

1999年

奔腾Ⅲ问世，450MHz，采用0.25μm工艺，后采用0.18μm工艺

华虹ＮＥＣ生产线建成投产，技术档次达到0.35－０.24微米，生产的64M和128MSDRAM存储器达到了当时的国际主流水准。

2000年

1Gb RAM投放市场

奔腾4问世，1.5GHz，采用0.18μm工艺

2001年

Intel宣布2001年下半年采用0.13μm工艺。

2003年

奔腾4 E系列推出，采用90nm工艺。

湖南中芯，我国第一片具有自主知识产权和数字图片与食品压缩编码解码芯片的诞生。

2005年

2007年

intel 酷睿2系列上市，采用65nm工艺。

基于全新45纳米High-K工艺的intel酷睿2 E7/E8/E9上市。

龙芯3号问世，用来制造更高性能的新一代超极服务器曙光系列。

我国集成电路产量达到411.7亿块，销售额为1251.3亿元

2009年

intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。

材料2：芯片生产流程

芯片生产的视频：

材料3：历史耻辱--汉芯事件

小组讨论：

结合材料1、材料2与材料3，小组一起讨论。

1、你们从材料中获得了哪些信息？

2、你们给出的建议有哪些？

提交讨论地址：

https://www.wjx.top/jq/23552545.aspx

三、展示评价：

打开网站，展示点评学生提交的小组讨论结果。

四、认清现状，展望未来：

中芯科技目前是中国芯片制造行业的排头兵，但是与台积电、三星有两代的差距（台积电，三星目前10nm都以基本稳定量产，而且良率高；中芯国际目前量产的最高是28nm，而且良率不如前两者）

中国的芯片现状到底怎么样，我觉得用魏少军所长的一句话估计最能说明问题，“中国集成电路与国外最高水平的差距由5代缩短到2代，由20年缩短到5年。”

一、集成电路设计公司数量没有变化在《国家集成电路产业发展推进纲要》颁布后，2016年我国集成电路设计企业数量出现了井喷，从2015年的763家猛增到2016年的1362家，增幅接近80%。根据最新统计，2017年中国集成电路设计企业数量为1380家，和2016年相比，增加了18家，微幅增长1.32%。

二、设计业整体销售变化情况2017 年，全行业销售收入预计为

1945.98亿元，比

2016年的

1518.52 亿元增长

28.15% 。按照美元与人民币

1:6.65 的兑换率，全年销售约292.63亿美元，占全球集成电路设计业的比重预计将进一步提升，预计超过1/3。

芯片行业或者是集成电路行业是要比大家想的丰富的多的。芯片并不只有CPU，GPU，或者是NPU这些东西。像DRAM，LED，光伏，耳机，指纹识别，冰箱，电视，电梯等等都会用到大小不同功能不同的芯片。所以才会有像TI这样的能设计数万种芯片的芯片企业。并不是每一个电子产品中都需要一颗“Intel强劲的电脑的心”。也并不是每一颗芯片都要用10nm的制程。所以，对于芯片行业，我们还是有很多市场的。而且在若干方面我们还是有一些作为的，比如现在的矿机，汇顶的指纹识别，寒武纪的NPU等等。

但是不得不说在关键领域，像通信，服务器，存储器等还是有很大差距。而且在整个集成电路产业链中，这差距有些是0和1的事，有些就是1和100，1和10000的差距。

未来，需要我们每一代人不断地努力！

拓展阅读：

https://mp.weixin.qq.com/s/oFEDQoCsFESzmpk6XLRbaQ 附：小组讨论结果：

说明：

一、序号1为我的测试提交，所以删掉了。

二、问题从原设计课件上进行了调整：

结合材料1、材料2与材料3，小组一起讨论。

1、你们从材料中获得了哪些信息？

2、你们给出的建议有哪些？

提交讨论地址：https://www.wjx.top/jq/23552545.aspx

分析结果：

教学反思：

在教学过程中，整体效果良好，一开始询问学生是否听过中兴事件，大约有接近50%的学生举手表示

听说过。接下来询问是否有学生知道芯片是什么，没有一个学生举手，说明芯片知识在普及中，还是存在很明显的问题。

通过这次教学，向学生解释了芯片的定义，芯片的发展史与芯片的制作过程，同时向同学们介绍了芯片现状以及展望了未来，学生整体兴趣比较高，讨论效果良好。但同时也存在一些小问题。

1、在资料整理时，遇到国产芯片的历史发展相对比较零散，经过仔细整理收集了部分信息，但并不详尽，如果能整理出更详尽的国产芯片历史，让学生了解国产芯片发展的艰难与国人不放弃的精神，对学生的学习感悟应该能够更深刻。

2、小组讨论有待加强，整体讨论效果良好，但是如果能经过思辨，应该能形成更好的效果。