吳漢明:國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)還有差距

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

國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)還有差距

吳漢明表示，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，還有兩個壁壘需要攻克，即戰(zhàn)略性壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘。應(yīng)對措施包括，要建立相對可控的產(chǎn)業(yè)鏈， 重點是三大環(huán)節(jié)：工藝、裝備/材料、設(shè)計IP 核/EDA；擁有專利庫，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，我國在集成電路產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方面與世界先進(jìn)國家相比差距較大。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，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)計三大部分。在這三部分中，目前國內(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，我國在高端測量設(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。國內(nèi)基礎(chǔ)研究經(jīng)費投入占比太少，只有5%左右，與集成電路產(chǎn)業(yè)先進(jìn)國家和地區(qū)相比，差距非常大；國內(nèi)85%的投入都投在試驗方面，而試驗無法帶來革命性變化，因此，他表示，應(yīng)該加大基礎(chǔ)研究投入。

吳漢明同時表示，后摩爾時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。

在談到后摩爾時代技術(shù)發(fā)展方向時，吳漢明表示，后摩爾時代的技術(shù)將呈四大發(fā)展模式：馮-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)；類腦模式，3D封裝模擬神經(jīng)元特性，存算一體等計算，具有并行性、低功耗的特點，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)（量子計算/神經(jīng)形態(tài)計算）。邏輯器件技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在三個方面：結(jié)構(gòu)方面，增加?xùn)趴啬芰?，以實現(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)，未來的邏輯器件也會從二維集成技術(shù)走向三維堆棧工藝。

20納米以上節(jié)點有巨大創(chuàng)新空間

吳漢明表示，目前 20納米以上的技術(shù)節(jié)點占據(jù)了市場上82%的產(chǎn)能。尤其是成熟工藝，在這些工藝節(jié)點上我國有巨大的創(chuàng)新空間和市場空間，因此這些工藝節(jié)點是國內(nèi)企業(yè)需要大力發(fā)展的。在這方面，去年國內(nèi)的占有率達(dá)到30%，今年的數(shù)據(jù)會好于去年。

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，到最后的應(yīng)用，每一個環(huán)節(jié)都不是孤立的?！安牧现饕谌毡荆圃旌头庋b主要在中國臺灣和中國大陸，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，他提出五點建議：一是，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，鼓勵原始創(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nm 級集成電路生產(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)。堅持產(chǎn)教融合，針對集成電路制造技術(shù)多學(xué)科高度融合這一特點，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，堅持全球化發(fā)展。
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