集成电路“卡脖子”难解，《线路图》发布引领发展

近日，以“全球科技创新中心下的上海集成电路”为主题的“2019 中国（上海）集成电路创新峰会”在上海科学会堂举行。院士圆桌会议由上海市科学技术协会于 2000 年创办，2001 年纳入中国国际工业博览会科技论坛，每年举办一次，迄今已经举办了 20 届，今年还是第一次以集成电路为主要议题进行讨论。

 
事实上，过多年努力，中国集成电路产业逐步由大而全的综合制造模式走向设计、制造、封装测试三业并举，各自相对独立发展的格局。我国集成电路设计业整体水平已经有了极大的提升，华为海思的设计水平已经达到国际最先进的 7nm 水平。我国芯片制造业的工艺水平基本适应设计业，中芯国际 40nm 工艺已经量产，32/28nm 工艺已经成熟，14nm 工艺已经进入风险量产阶段，并对 7nm 技术进行布局；而华虹半导体在特色工艺，如高压模拟、数模混合和功率技术等工艺模块开发上取得了明显进步。封装技术已经和世界先进水平基本相当，长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技在国际上都占有一席之地。

 
在本次院士围桌会议上，数位集成电路领域的院士和来自相关示范性微电子学院、IC 设计、晶圆制造、封装测试等各领域的专家围绕在建设科技强国征途中，作为国之重器的集成电路产业如何通过加强合作和自主发展，摆脱技术上和产业上的“卡脖子”问题进行了热烈的讨论，就集成电路的行业发展提出了自己的建议。

 
中国科学院院士、上海交通大学副校长毛军发表示，应该围绕几个重点大城市来发展集成电路产业，因为发展集成电路需要的资金不是一个中小城市所能负担的。同时集成电路是多学科交叉、高技术密集的产业，需要大量的专业人才。但人才的缺失，恰恰是目前我国集成电路产业发展的一大限制因素。上海市集成电路行业协会秘书长徐伟透露，我国每年集成电路相关专业毕业生有 30 万人左右，但进入该领域从业的人员不到 15%，尤其是制造企业缺人现象更为严重。

电子科技大学集成电路中心主任张波教授对此深有同感，他表示，中心今年共有 80 多个研究生毕业，但只有 1/3 的学生愿意进入集成电路制造相关企业工作。而在中国台湾，当地大学优秀人才毕业后都愿意进入台积电工作，深耕工艺制造。他觉得差距大的主要原因是制造领域从业人员的收入远低于设计领域。为此张波教授呼吁要加大人才人才投入，“为什么愿意花几十亿，甚至上百亿元美元去建芯片制造工厂，却不能在人才上加大投入呢？”

 
先进制程要不要追赶？对此中国科学院院士、中国科学院微电子研究所刘明研究员认为，先进技术和成熟制程应同步发展，14 纳米工艺如何快速大生产，28 纳米及以上工艺要如何更好地配合国内客户。而张波教授也强调，集成电路产业，工艺是基础，产品是核心。先进工艺必须追，但同时也要结合中国的市场特点，发展非尺寸依赖的特色工艺。正是非尺寸依赖的特色工艺具有品种众多、与应用强相关，未来将是中国的发展机遇。

 
中国科学院微电子研究所所长叶甜春则认为，从整个产业链来看，我国在集成电路设计、芯片制造、封装测试、装备材料方面已经非常齐全，但是整体实力偏弱，所以未来我们应该将已有的体系要做实、做强，不追求大，不是什么东西都要自己做，要考虑补短板、加长板。我们不能再间歇性发展集成电路产业，不能急功近利，必须保持长期稳定投入，毕其功于一役的想法不可行，以往犯的错更不能再犯。要依托我国现有的市场和应用，打造自有的产业生态。

 
中国航天科技集团有限公司九院科技委副主任赵元富认为，应该从应用层面着手，从最顶层逐步往下规划产品定义，特别是我国一些领先世界的领域，如电网、高铁、电子支付方面，更要从国家层面进行顶层策划，在集成电路强国上走出自已的一条路。

 
在会议上，还发布了国家集成电路创新中心牵头制定的《中国集成电路技术路线图（初稿）》（以下简称《路线图》），这是我国首次发布集成电路技术路线图。

 
据悉，美国半导体行业协会自 1992 年开始编写美国半导体技术路线图（NTRS），在 1992 年、1994 年、1997 年发布了三个版本；1999 年发布了第一版国际半导体技术路线图（ITRS），至 20166 年累计发布了 9 个版本；2017 年，IEEE 发布了第一版器件与系统路线图（IRDS），对未来 15 年半导体和计算机所需技术和演进路线进行了预测，为全球集成电路产业发展提供了很大的帮助。

 
多年来，缩小特征尺寸和增大硅片直径一直是推动全球集成电路制造技术进步的两大要素。随着传统工艺和常规材料物理极限的逼近以及研发成本的急剧上升，这一路线已经遇到越来越多的挑战。为此 ITRS 给出了三个大方向：“More Moore”、“More than Moore”、“Beyond CMOS”。“More Moore”要做的是想办法沿着摩尔定律的道路继续往前推进，也就是延续特征尺寸不断缩小；“More than Moore”侧重于功能的多样化，也就是“非尺寸依赖”的特色工艺技术；Beyond CMOS”要做的是发明在硅基 CMOS 遇到物理极限时所能倚重的新型器件，包括碳纳米管、石墨烯、自旋电子器件、分子开关等为代表的后 CMOS 技术。

“More Moore”发展至今，出现了很多新工艺、新材料、新结构，如 90nm 引入应力层来提高迁移率，45nm 引入高 K 介质以降低有效氧化介质的厚度，22nm 引入 FinFET 为代表的新型三维器件结构来抑制泄漏电流以降低功耗，7nm 引入 EUV 光刻，3nm 工艺有可能采用环栅器件（GAA），未来到 2 纳米、1 纳米阶段将有何变化，值得业界研讨。所以技术路线图的制定将为未来的技术发展提供一个方向。

国家集成电路创新中心总经理、复旦大学微电子学院院长张卫教授表示，制定《中国集成电路技术路线图（初稿）》是一种尝试，初稿《路线图》共分六大部分，分别是集成电路制造技术现状和发展趋势、先进光刻工艺发展趋势、逻辑工艺技术、存储器技术、超越摩尔特制化技术、第三代半导体技术，希望借鉴 ITRS/IDRS 模式，结合中国集成电路产业实际，为产业发展提供帮助。

与会专家认为，自 2000 年以来，中国集成电路产业已经有了长足的发展，当前面临中国集成电路发展的新阶段，制定一个符合中国市场需求和国内企业发展特点、同时接轨国际行业发展趋势和技术路线的中国集成电路制造技术发展路线图是意义重大而且相当急迫的任务。同时集成电路是一个国际性的产业，制定路线图，有助于加强中国与国际产业界的合作。

对于《路线图》的正式发布时间，将在广泛征求专家意见、对路线图进行修订后，再择机进行发布。