2019年10月18日,以“全球科技創(chuàng)新中心下的上海集成電路”為主題的“2019中國(上海)集成電路創(chuàng)新峰會”在上海科學(xué)會堂舉行。院士圓桌會議由上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會于2000年創(chuàng)辦,2001年納入中國國際工業(yè)博覽會科技論壇,每年舉辦一次,迄今已經(jīng)舉辦了20屆,今年還是第一次以集成電路為主要議題進行討論。
事實上,過多年努力,中國集成電路產(chǎn)業(yè)逐步由大而全的綜合制造模式走向設(shè)計、制造、封裝測試三業(yè)并舉,各自相對獨立發(fā)展的格局。我國集成電路設(shè)計業(yè)整體水平已經(jīng)有了極大的提升,華為海思的設(shè)計水平已經(jīng)達到國際最先進的7nm水平。我國芯片制造業(yè)的工藝水平基本適應(yīng)設(shè)計業(yè),中芯國際40nm工藝已經(jīng)量產(chǎn),32/28nm工藝已經(jīng)成熟,14nm工藝已經(jīng)進入風(fēng)險量產(chǎn)階段,并對7nm技術(shù)進行布局;而華虹半導(dǎo)體在特色工藝,如高壓模擬、數(shù)?;旌虾凸β始夹g(shù)等工藝模塊開發(fā)上取得了明顯進步。封裝技術(shù)已經(jīng)和世界先進水平基本相當(dāng),長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技在國際上都占有一席之地。
在本次院士圍桌會議上,數(shù)位集成電路領(lǐng)域的院士和來自相關(guān)示范性微電子學(xué)院、IC設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等各領(lǐng)域的專家圍繞在建設(shè)科技強國征途中,作為國之重器的集成電路產(chǎn)業(yè)如何通過加強合作和自主發(fā)展,擺脫技術(shù)上和產(chǎn)業(yè)上的“卡脖子”問題進行了熱烈的討論,就集成電路的行業(yè)發(fā)展提出了自己的建議。
中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)副校長毛軍發(fā)表示,應(yīng)該圍繞幾個重點大城市來發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),因為發(fā)展集成電路需要的資金不是一個中小城市所能負擔(dān)的。同時集成電路是多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè),需要大量的專業(yè)人才。但人才的缺失,恰恰是目前我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大限制因素。上海市集成電路行業(yè)協(xié)會秘書長徐偉透露,我國每年集成電路相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生有30萬人左右,但進入該領(lǐng)域從業(yè)的人員不到15%,尤其是制造企業(yè)缺人現(xiàn)象更為嚴重。電子科技大學(xué)集成電路中心主任張波教授對此深有同感,他表示,中心今年共有80多個研究生畢業(yè),但只有1/3的學(xué)生愿意進入集成電路制造相關(guān)企業(yè)工作。而在臺灣,當(dāng)?shù)卮髮W(xué)優(yōu)秀人才畢業(yè)后都愿意進入臺積電工作,深耕工藝制造。他覺得差距大的主要原因是制造領(lǐng)域從業(yè)人員的收入遠低于設(shè)計領(lǐng)域。為此張波教授呼吁要加大人才人才投入,“為什么愿意花幾十億,甚至上百億元美元去建芯片制造工廠,卻不能在人才上加大投入呢?”
先進制程要不要追趕?對此中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院微電子研究所劉明研究員認為,先進技術(shù)和成熟制程應(yīng)同步發(fā)展,14納米工藝如何快速大生產(chǎn),28納米及以上工藝要如何更好地配合國內(nèi)客戶。而張波教授也強調(diào),集成電路產(chǎn)業(yè),工藝是基礎(chǔ),產(chǎn)品是核心。先進工藝必須追,但同時也要結(jié)合中國的市場特點,發(fā)展非尺寸依賴的特色工藝。正是非尺寸依賴的特色工藝具有品種眾多、與應(yīng)用強相關(guān),未來將是中國的發(fā)展機遇。
中國科學(xué)院微電子研究所所長葉甜春則認為,從整個產(chǎn)業(yè)鏈來看,我國在集成電路設(shè)計、芯片制造、封裝測試、裝備材料方面已經(jīng)非常齊全,但是整體實力偏弱,所以未來我們應(yīng)該將已有的體系要做實、做強,不追求大,不是什么東西都要自己做,要考慮補短板、加長板。我們不能再間歇性發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),不能急功近利,必須保持長期穩(wěn)定投入,畢其功于一役的想法不可行,以往犯的錯更不能再犯。要依托我國現(xiàn)有的市場和應(yīng)用,打造自有的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
中國航天科技集團有限公司九院科技委副主任趙元富認為,應(yīng)該從應(yīng)用層面著手,從最頂層逐步往下規(guī)劃產(chǎn)品定義,特別是我國一些領(lǐng)先世界的領(lǐng)域,如電網(wǎng)、高鐵、電子支付方面,更要從國家層面進行頂層策劃,在集成電路強國上走出自已的一條路。
在會議上,還發(fā)布了國家集成電路創(chuàng)新中心牽頭制定的《中國集成電路技術(shù)路線圖(初稿)》(以下簡稱《路線圖》),這是我國首次發(fā)布集成電路技術(shù)路線圖。
據(jù)悉,美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會自1992年開始編寫美國半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(NTRS),在1992年、1994年、1997年發(fā)布了三個版本;1999年發(fā)布了第一版國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS),至20166年累計發(fā)布了9個版本;2017年,IEEE發(fā)布了第一版器件與系統(tǒng)路線圖(IRDS),對未來15年半導(dǎo)體和計算機所需技術(shù)和演進路線進行了預(yù)測,為全球集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了很大的幫助。
多年來,縮小特征尺寸和增大硅片直徑一直是推動全球集成電路制造技術(shù)進步的兩大要素。隨著傳統(tǒng)工藝和常規(guī)材料物理極限的逼近以及研發(fā)成本的急劇上升,這一路線已經(jīng)遇到越來越多的挑戰(zhàn)。為此ITRS給出了三個大方向:“More Moore”、“More than Moore”、“Beyond CMOS”。“More Moore”要做的是想辦法沿著摩爾定律的道路繼續(xù)往前推進,也就是延續(xù)特征尺寸不斷縮小;“More than Moore”側(cè)重于功能的多樣化,也就是“非尺寸依賴”的特色工藝技術(shù);Beyond CMOS”要做的是發(fā)明在硅基CMOS遇到物理極限時所能倚重的新型器件,包括碳納米管、石墨烯、自旋電子器件、分子開關(guān)等為代表的后CMOS技術(shù)。
“More Moore”發(fā)展至今,出現(xiàn)了很多新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu),如90nm引入應(yīng)力層來提高遷移率,45nm引入高K介質(zhì)以降低有效氧化介質(zhì)的厚度,22nm引入FinFET為代表的新
型三維器件結(jié)構(gòu)來抑制泄漏電流以降低功耗,7nm引入 EUV光刻,3nm工藝有可能采用環(huán)柵器件(GAA),未來到2納米、1納米階段將有何變化,值得業(yè)界研討。所以技術(shù)路線圖的制定將為未來的技術(shù)發(fā)展提供一個方向。
國家集成電路創(chuàng)新中心總經(jīng)理、復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院院長張衛(wèi)教授表示,制定《中國集成電路技術(shù)路線圖(初稿)》是一種嘗試,初稿《路線圖》共分六大部分,分別是集成電路制造技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、先進光刻工藝發(fā)展趨勢、邏輯工藝技術(shù)、存儲器技術(shù)、超越摩爾特制化技術(shù)、第三代半導(dǎo)體技術(shù),希望借鑒ITRS/IDRS模式,結(jié)合中國集成電路產(chǎn)業(yè)實際,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供幫助。
與會專家認為,自2000年以來,中國集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了長足的發(fā)展,當(dāng)前面臨中國集成電路發(fā)展的新階段,制定一個符合中國市場需求和國內(nèi)企業(yè)發(fā)展特點、同時接軌國際行業(yè)發(fā)展趨勢和技術(shù)路線的中國集成電路制造技術(shù)發(fā)展路線圖是意義重大而且相當(dāng)急迫的任務(wù)。同時集成電路是一個國際性的產(chǎn)業(yè),制定路線圖,有助于加強中國與國際產(chǎn)業(yè)界的合作。
對于《路線圖》的正式發(fā)布時間,將在廣泛征求專家意見、對路線圖進行修訂后,再擇機進行發(fā)布。