回顾中国的“芯”酸往事，寻求“芯”的突破

1.课程教学目标

掌握冯诺依曼体系结构。

掌握中央处理器、主板、存储器等计算机的核心电子元器件。

2.思政育人目标

培养学生以改革创新为核心的时代精神。

引导学生树立以爱国主义为核心的民族精神。

3.思政育人案例设计

教学内容	思政要素切入点	育人目标
计算机硬件系统 CPU、芯片、硅片、石墨烯、光刻机	由美国全面封锁华为采购芯片的事件引出中国芯，我国的芯片和芯片制造，从而引出芯片制造中光刻机技术的差距。 顶尖的光刻机背后是整个西方的工程技术、材料技术、设计水平的完美融合。	通过讲解计算机硬件系统，以及 CPU、芯片、硅片、石墨烯、光刻机等设备，培养学生以改革创新为核心的时代精神；引导学生树立以爱国主义为核心的民族精神。

4.实施过程

（1）课程导入

在计算机的主板上有个重要的半导体芯片，称为CPU。其功能是执行算术和逻辑运算，并控制整个计算机自动、协调地完成各种操作。虽然是一块小小的芯片，但它却是整个计算机系统的灵魂与核心。

提到华为你会想到什么？手机？鸿蒙（Harmony OS）？还是任正非？这可能是很多人的第一印象。可是比起这些，我们更应该想到芯片。之所以华为被冠以民族之光的美誉，也正是因为这一枚小小的芯片。

（2）课程内容分析

讨论1：是否了解计算机硬件系统的组成呢？

教师解析：计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机工作的物质基础，任何软件都是建立在硬件基础上的，离开了硬件，软件将一事无成。以个人计算机（微机）为例，微机主要由主机和外设两部分组成，主机是微机的核心部件，包括主板、CPU、内存、总线等。若把CPU比作微机的心脏，那么主板就是躯干，CPU、内存、显卡、网卡等均需要安装在主板上的硬件，其他的硬盘、电源等也需要用数据线或电源线与主板相连。

讨论2: 如何看待近期美国全面封锁华为采购芯片的事件呢？

教师解析：美国全面封锁华为采购芯片的事件看似只阻断物资供应，但却一招制敌击中了华为命脉，本就是我国最大的短板。或许有人会说自己没用过华为手机也不关心华为的兴衰命运只要小米、OV这些不受影响就好，可是美国从来没有想过要消灭某家中国企业它想摁死的是（中国）整个高端技术产业。

如今国内企业里，只有华为有芯片自研能力，手机领域的麒麟芯片、服务器领域的鲲鹏芯片、5G基带领域的巴龙芯片这些都是各个领域的翘楚。其余手机品牌全都仰赖着美国高通的鼻息度日。

虽然华为在芯片设计领域已经跻身世界前列，即便华为有最顶尖的芯片设计，但由于制作工艺、设备跟不上，打造不出高端复杂的芯片，只能靠外包企业代工，这主要是光刻机的差距。我国自主生产的光刻机精度为90纳米级别，而荷兰ASML公司第五代EUV光刻机拥有7纳米的加工精度。

讨论3:石墨烯---中国芯片技术的未来？

虽然我国在芯片技术研发的道路上是领先于世界上大部分国家的，但在芯片制造上却是只能依赖于国外代加工，由此才会被美国抓住软肋。此次的华为事件让很多人都意识到了掌握芯片自主性以及可控性的重要性。

最近在芯片制造上，我们迎来了一个好消息，中科院上海微系统团队实现了8英寸石墨烯晶圆的成功制造。那么石墨烯晶圆到底是什么呢？其实这是一种全新的芯片。与此前的芯片不同的是，它并非以硅基为材料而存在的芯片。而是以碳基为原材料的全新形态的芯片，也就是说，这种石墨希晶元芯片是不需要光刻机就能够制造出来的，如果说这种技术一旦突破，那么就能够打破荷兰光刻机的垄断局面。

根据摩尔定律的极限来看，碳基芯片在将来一定是最好的选择。而目前在中科院的努力之下，碳基芯片已经处于全球领先的地位。如果说，能够继续突破下去的话，那么我们就能够实现弯道超车。由于碳基芯片的制造不需要用到光刻机，所以此次我国宣布8英寸石墨烯晶圆的成功制造，无疑是给了美国及其盟友们当头一棒！

（4）课程总结

中国宣布在石墨烯的研究技术上取得突破，它的意义并不只是让中国的芯片换道超车那么简单，而是在向世界证明，中国已经是世界科技强国之一，中国有能力造福世界，而美国政府一意孤行的撇下中国这艘大船，只会自食苦果。

华为虽然只是一家科技公司，但它代表了我国现下最高水平的芯片设计。中国企业已经团结起来了，华为愿意将麒麟芯片和鸿蒙系统与国内企业共享，而其他国内企业也乐意投桃报李。想要实现芯片的弯道超车离不开像华为这样的龙头企业，更离不开那些我们根本记不清名字的科技公司，更需要计算机专业的学生专认清形势，迎难而上，为我们的中国芯而努力奋斗！