諸玲珍

“目前20納米以上的工藝節(jié)點(diǎn)占據(jù)了市場(chǎng)上82%的產(chǎn)能。尤其是成熟工藝，在這些工藝節(jié)點(diǎn)上我國(guó)有巨大的創(chuàng)新空間和市場(chǎng)空間，因此這些工藝節(jié)點(diǎn)是國(guó)內(nèi)企業(yè)需要大力發(fā)展的。去年國(guó)內(nèi)的占有率達(dá)到30%，今年的數(shù)據(jù)會(huì)好于去年。”

10月14日，由中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院主辦的第三屆全球IC企業(yè)家大會(huì)暨第十八屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體博覽會(huì)（IC China2020）在上海開幕。中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明發(fā)表了題為“集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)”的開幕演講。吳漢明表示，目前市場(chǎng)上20納米以上的工藝節(jié)點(diǎn)占82%的產(chǎn)能，在這些工藝節(jié)點(diǎn)上，我國(guó)有巨大的創(chuàng)新空間和市場(chǎng)空間，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)需要加大對(duì)這些工藝節(jié)點(diǎn)的研發(fā)力度。

國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)還有差距

昊漢明表示，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展除了面臨巨大資金和人才投入外，還有兩個(gè)壁壘需要攻克，即戰(zhàn)略性壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘。應(yīng)對(duì)措施包括：建立相對(duì)可控的產(chǎn)業(yè)鏈，重點(diǎn)是三大環(huán)節(jié)——工藝、裝備/材料、設(shè)計(jì)IP核/EDA;擁有專利庫(kù)，掌握核心技術(shù)。吳漢明強(qiáng)調(diào)，研發(fā)一代新的技術(shù)，工藝成本大概需要10億美元，還需要幾千人開發(fā)三到四年時(shí)間，因此，集成電路產(chǎn)業(yè)的投入相當(dāng)巨大。

吳漢明在演講中表示，衡量集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)達(dá)與否，產(chǎn)業(yè)化程度是重要的體現(xiàn)。目前，我國(guó)在集成電路產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方面與世界先進(jìn)國(guó)家相比差距較大。所以，業(yè)內(nèi)人士一定要明確研究是手段，產(chǎn)業(yè)才是目的。他說，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，涉及的企業(yè)以及相關(guān)的研究部門非常多，主要包括裝備、材料、設(shè)計(jì)三大部分。在這三部分中，目前國(guó)內(nèi)短板中的短板是裝備，而裝備中最大的瓶頸是光刻機(jī)。

此外，我國(guó)在高端測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展也基本是空白。從材料的角度看，雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)在大硅片領(lǐng)域已有起色，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)需求。因此，業(yè)內(nèi)企業(yè)應(yīng)關(guān)注這些短板，大力推進(jìn)短板領(lǐng)域的發(fā)展。

應(yīng)該加大基礎(chǔ)研究投入

吳漢明在演講中表示，摩爾定律面臨三大瓶頸：材料、結(jié)構(gòu)、光刻工藝。而這些瓶頸的突破都依賴于基礎(chǔ)研究的成果。國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)投入占比太少，只有5%左右，與集成電路產(chǎn)業(yè)先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)相比，差距非常大;國(guó)內(nèi)85%的投入都投在試驗(yàn)方面，而試驗(yàn)無(wú)法帶來(lái)革命性變化，因此，他表示，應(yīng)該加大基礎(chǔ)研究投入。

吳漢明同時(shí)分析了后摩爾時(shí)代芯片制造的主要挑戰(zhàn)：基礎(chǔ)挑戰(zhàn)是圖形工藝，包括光刻工藝和刻蝕工藝，它們使得集成電路關(guān)鍵尺寸發(fā)展到當(dāng)今的水平;核心挑戰(zhàn)是新材料新工藝，材料的變革將帶來(lái)技術(shù)的向前演進(jìn);終極挑戰(zhàn)是良率的提升。

在談到后摩爾剛代技術(shù)發(fā)展方向時(shí)，吳漢明表示，后摩爾時(shí)代的技術(shù)將呈四大發(fā)展模式：馮一硅模式，二進(jìn)制基礎(chǔ)的MOSFET和CMOS（平面）及泛CMOS（立體柵FinFET、納米線環(huán)柵NWFET、碳納米管CNTFET等技術(shù)）;類硅模式，現(xiàn)行架構(gòu)下NC FET（負(fù)電容）、TFET（隧穿）、相變FET、SET（單電子）等電荷變換的非CMOS技術(shù);糞腦模式，3D封裝模擬神經(jīng)元特性，存算一體等計(jì)算，具有并行性、低功耗的特點(diǎn)，是人工智能的主要途徑;新興模式，包括狀態(tài)變換（信息強(qiáng)相關(guān)電子態(tài)/自旋取向）、新器件技術(shù)（自旋器件/量子）和新興架構(gòu)（量子計(jì)算/神經(jīng)形態(tài)計(jì)算）。邏輯器件技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：結(jié)構(gòu)方面，增加?xùn)趴啬芰?，以?shí)現(xiàn)更低的漏電流，降低器件功耗;材料方面，增加溝道的遷移率，以實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)通電流和性能;架構(gòu)方面，平面NAND閃存向三維NAND閃存演進(jìn)，未來(lái)的邏輯器件也會(huì)從二維集成技術(shù)走向三維堆棧工藝。

20納米以上節(jié)點(diǎn)有巨大創(chuàng)新空間

吳漢明表示，目前20納米以上的工藝節(jié)點(diǎn)占據(jù)了市場(chǎng)上82%的產(chǎn)能。尤其是成熟工藝，在這些工藝節(jié)點(diǎn)上我國(guó)有巨大的創(chuàng)新空間和市場(chǎng)空間，因此這些工藝節(jié)點(diǎn)是國(guó)內(nèi)企業(yè)需要大力發(fā)展的。在這方面，去年國(guó)內(nèi)的占有率達(dá)到30%，今年的數(shù)據(jù)會(huì)好于去年。

吳漢明認(rèn)為，芯片產(chǎn)業(yè)是全球化的，從材料的提供，芯片的制造、封裝，到晟后的應(yīng)用，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不是孤立的?！安牧现饕谌毡?，制造和封裝主要在中國(guó)臺(tái)灣和中國(guó)大陸，因此，集成電路要脫離全球化發(fā)展是不可能的?！眳菨h明說。

吳漢明強(qiáng)調(diào)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展注定艱難，尤其是芯片制造工藝，面臨的挑戰(zhàn)極為嚴(yán)峻。為此，他提出五點(diǎn)建議：一是加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，突出顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。增加在新材料、新結(jié)構(gòu)、新原理器件等基礎(chǔ)問題上的研發(fā)投入。二是加強(qiáng)集成電路關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)工作，聚焦圍柵納米線等新器件、極紫外光刻等新工藝研發(fā)，打通納米級(jí)集成電路生產(chǎn)關(guān)鍵工藝，為制造企業(yè)提供支撐。三是從國(guó)家層面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。系統(tǒng)、科學(xué)地規(guī)劃和布局，遵循“一代設(shè)備、一代工藝、一代產(chǎn)品”的發(fā)展規(guī)律，加大材料、裝備、關(guān)鍵工藝支持力度。四是積極推進(jìn)微電子學(xué)科教育建設(shè)。堅(jiān)持產(chǎn)教融合，針對(duì)集成電路制造技術(shù)多學(xué)科高度融合這一特點(diǎn)，加強(qiáng)集成電路人才培養(yǎng)。五是產(chǎn)業(yè)發(fā)展依循內(nèi)循環(huán)結(jié)合外循環(huán)發(fā)展，堅(jiān)持全球化發(fā)展。