芯片，被称为数字时代的“新石油”，这个比喻正在具象化。

把时光倒回2009年，芯片（集成电路）进口额首次超过原油，成为中国进口额最大的商品。到了2016年，中国芯片进口金额为2270亿美元，已是同期原油进口额的两倍。此后，芯片就一直是中国最大宗的进口商品。2024年中国的芯片进口额为3856亿美元（约2.8万亿元人民币），同比上升9.5%。

这背后是中国作为“世界工厂”对核心电子元器件的巨大需求，以及无法自给而需要大量依靠进口的无奈。

但是，变化悄然发生。来自海关总署的数据显示，2024年中国芯片出口额达1595亿美元（约1.2万亿元人民币），增速达17.4%，首次超过手机成为第一大出口商品。到今年前三季度，中国芯片进口额是3055亿美元，同比增长8.8%；出口额为1450亿美元，同比增速为23.3%。“中国芯”正在稳步走向世界。

这些数字的变化，可以说是中国从“制造大国”向“制造强国”转型的一份生动写照。那么，一颗小小的芯片为何有如此巨大的能量？“中国芯”的机遇与挑战在哪里？

一粒“沙”如何变成一颗“芯”

可以毫不夸张地说，我们每天都被无数的芯片包围着。从你无法离身的手机、智能手表、耳机、门禁卡，到家中的空调、电视、洗衣机、LED灯，再到出行的共享单车、汽车、飞机、高铁，当然还有工厂的流水线、机械臂，甚至天上的卫星……芯片已经无处不在。

芯片是内含一个或多个集成电路（IC）的半导体元件产品的统称。它是集成电路的载体，是集成电路经过设计、制造、封装、测试等一系列复杂工艺流程后，形成的可立即使用的独立整体。由于其在电子设备中扮演着举足轻重的角色，因此，这个“芯”也常常被拿来与人的心脏做类比。

要制造出一颗芯片，打个比方来说，就像是要建设一座城市：衬底材料（如硅）是城市的“地基”；数以亿计的晶体管是城市的“交通信号灯”和“房屋”，控制着电流（信息）的通行、存储和加工；内部错综复杂的金属导线则是城市的“道路网络”，确保信息能准确快速送达。

芯片的大小又常常如指甲盖般大小，甚至更小，要在其上打造一座复杂的“微缩城市”，制造难度可想而知。

一颗芯片需要通过光刻、蚀刻、离子注入等数百道工序，层层叠加，最终形成纳米（nm）级（注：1纳米等于十亿分之一米，相当于头发丝直径的六万分之一，现在已经量产的最小制程芯片是2nm）的复杂结构。因此，芯片也被称为是制造业“皇冠上的明珠”。

这也决定了芯片产业，尤其是先进制程芯片和高端芯片需要巨额的资金、技术和人才投入，而一旦技术突破并占据市场，将带来丰厚的回报，甚至有可能形成技术壁垒和生态控制权。这也是英伟达（NVIDIA）能够成为全球首家市值突破5万亿美元公司的主要逻辑，即其在AI训练芯片领域的优势地位及其CUDA生态的巨大价值。

根据世界半导体贸易组织（World Semiconductor Trade Statistics，WSTS）的分类，芯片主要有四大类：一是模拟芯片（Analog），主要应用于传感器、电源管理、运算放大器等领域；二是微型芯片（Micro），包括微处理器（如用于电脑、手机、服务器的CPU、GPU）、微控制器（如用于汽车电控、机器人、智能家电的MCU）等，核心功能为计算与控制；三是逻辑芯片（Logic），常见于数字电路设计；四是存储芯片（Memory）用于数据存储，包括内存（DRAM）、闪存（NAND）等。