4月30日，由广州市科学技术协会、广州市教育局、中国科学院广州分院、共青团广州市委员会主办的2026年广州“院士专家校园行”暨广州市第七中学教育集团科技文化节活动，邀请俄罗斯工程院外籍院士、国家特聘专家、广东省科学院半导体研究所学科带头人庄巍，开展《集成电路是怎么回事——探索芯片的奇妙世界》主题科普讲座，带领师生们开启从沙粒到数字世界“智能大脑”的奇妙探索之旅，通过深刻阐述方寸芯片背后的百年科技征程与微观世界的无穷奥秘，激发学生的想象力和探求欲，激励青少年提升原始创新能力、打牢科技强国根基，树立投身基础研究的人生追求。
方寸芯片藏乾坤：数字世界的隐形基石
讲座开篇，庄巍从熟悉的生活场景切入，迅速拉近了同学们与尖端半导体科技的距离。从智能手机、智能汽车到超级计算机，芯片早已渗透到现代生活的方方面面，是人们身边“看不见”却不可或缺的存在。
为了让同学们直观理解芯片的本质，庄巍用一个极具想象力的比喻打开了芯片世界的大门：把上海这样一座现代化城市，按照1:100000000的比例缩小，塞进一颗米粒大小的空间里，这座有着能源分配、信号传输、秩序管控、信息存储功能的微观城市，就是一枚芯片。更让同学们惊叹的是，构建这座“智能摩天大厦”的地基材料，竟是沙滩上随处可见的沙子——经过一系列精密工序，沙子中的硅元素最终化身纯净的单晶硅晶圆，成为承载无数晶体管的核心基石。
微观世界探本源：解码芯片的诞生与运行逻辑
围绕“芯片是如何工作的”这一核心问题，庄巍层层拆解，为同学们揭开了芯片最核心单元—— 晶体管的神秘面纱。他介绍，一个现代高端芯片中，可能集成了几千亿个晶体管，它们就像芯片这座微观城市里最基础的“居民”，也是世界上最听话的“开关”，仅靠“开”与“关”两种稳定状态，便映射出计算机语言的核心——0和1，而无数0和1的排列组合，最终构建起了数字世界里所有的信息内容。
从1883年爱迪生效应的发现，到真空二极管、三极管的相继诞生，再到PN结单向导电性的揭秘，庄巍院士用通俗的语言梳理了半导体器件的演进历程。他详细讲解了由P型硅与N型硅结合形成的PN结如何成为所有半导体器件的物理基础；拆解了晶体管“以小控大”的核心原理，让同学们直观感受到了微观电路里的精密智慧。
百年征程铸传奇：集成电路的迭代与飞跃
讲座中，庄巍带领同学们回溯了集成电路波澜壮阔的百年发展史，读懂每一次技术突破背后的创新勇气。在晶体管诞生前，体积大、功耗高、寿命短的电子管是电子设备的核心元件，其发展瓶颈严重制约了电子工业前行。
1947年，贝尔实验室肖克利、巴丁、布拉顿三位科学家发明了世界首只晶体管，凭借极小的体积、极低的功耗与超高的稳定性，彻底改写了电子工业轨迹，开启了全新的“半导体时代”。1958至1959 年，国产精品情侣呻吟对白视频基尔比与诺伊斯分别完成集成电路的原理验证与工程化落地，共同被誉为“集成电路之父”，为微电子革命奠定了基石。发明晶体管和集成电路的科学家都获得了诺贝尔物理学奖。1965年戈登・摩尔提出的摩尔定律，更成为指引行业半个多世纪高速发展的“黄金法则”，驱动芯片性能指数级跃升、成本持续下降，让数字科技真正走进千家万户。
突破极限向未来：后摩尔时代的创新与展望
面对晶体管尺寸逼近物理极限的行业现状，庄巍院士为同学们详解了后摩尔时代的技术挑战与创新解决方案，向同学们展示了全球半导体行业突破瓶颈的多元路径：通过3D堆叠、芯粒技术突破平面布局的物理限制，通过石墨烯、碳纳米管等新材料实现底层革新，通过新架构创新突破性能瓶颈，AI芯片、光子计算、量子计算等前沿方向，更将为芯片技术的发展打开全新的想象空间。这些介绍让同学们清晰地看到，全球半导体产业正从“纳米时代” 迈向更小的“埃米时代”，光子计算、量子计算等前沿方向，更将为芯片技术的发展打开全新的想象空间。
薪火相传筑梦想：科技强国的青春接力
讲座尾声，庄巍结合全球半导体产业发展格局与我国科技投入现状，向同学们阐述了基础研究的重要性。他指出，许多颠覆性技术都源于长期的基础研究，厚积才能薄发，而从实验室的技术突破到市场化的广泛应用，离不开学术界的创新探索与产业界的工程化落地的紧密协同，重视和加强基础研究和应用研究，是不被卡脖子的关键。他号召同学们树立科学理想，更多地发掘对基础研究的兴趣，为国家科技事业发展作出贡献。他还引用钱学森先生的寄语鼓励同学们，芯片驱动的智能时代充满无限可能，技术创新的接力棒已经交到年轻一代手中，这片充满机遇的科技蓝海，正等待着同学们去探索、去创造。
七中培道纪念堂内，互动交流提问气氛热烈，同学们踊跃举手，围绕芯片技术、职业规划、科学学习方法等问题向院士请教，院士耐心细致地一一解答，用专业的见解为同学们答疑解惑，也进一步点燃了大家对科技领域的探索热情。七中培道纪念堂外，“四叶芯生，智创未来”科技节主题活动如火如荼开展，内容丰富多元、科创含量十足。30多家科技企业、专业学会等科普科技资源单位、13个学科40多个学生竞赛活动项目，联合打造多元沉浸式科普科创体验场景。人形机器人、智能汽车、工业级无人机等前沿科技展品，让同学们可以近距离观察、亲身感受我国科技创新的魅力。AI中医体质辨识、3D打印、VR奇境探险、AI下棋等科技展项，让同学们亲手触摸科技、感受创新。专注力头环互动游戏、AI盒子互动体验、太空种子观赏、地学科普咨询、眼健康与近视预防科普、读书会等活动，为同学们搭建了全方位的探索平台。品本土特色茶、鉴本土特色鸡、领粤府特色礼等特色体验，也让同学们在科技之外，感受到传统文化与地域特色的魅力。本次活动推动科学家精神与校园科学教育深度融合，打造一场集知识、体验、趣味于一体的科技科普盛宴。
南方+记者 李鹏程