中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明：20納米以上節(jié)點我國有巨大創(chuàng)新空間

諸玲珍

“目前20納米以上的工藝節(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。去年國內(nèi)的占有率達到30%，今年的數(shù)據(jù)會好于去年?！?/p>

10月14日，由中國半導體行業(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體博覽會（IC China2020）在上海開幕。中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明發(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，還有兩個壁壘需要攻克，即戰(zhàn)略性壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘。應對措施包括：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、設計IP核/EDA;擁有專利庫，掌握核心技術。吳漢明強調(diào)，研發(fā)一代新的技術，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)化推進方面與世界先進國家相比差距較大。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)以及相關的研究部門非常多，主要包括裝備、材料、設計三大部分。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。

此外，我國在高端測量設備領域的發(fā)展也基本是空白。從材料的角度看，雖然國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在大硅片領域已有起色，但是還遠遠不能滿足產(chǎn)業(yè)需求。因此，業(yè)內(nèi)企業(yè)應關注這些短板，大力推進短板領域的發(fā)展。

應該加大基礎研究投入

吳漢明在演講中表示，摩爾定律面臨三大瓶頸：材料、結構、光刻工藝。而這些瓶頸的突破都依賴于基礎研究的成果。國內(nèi)基礎研究經(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，應該加大基礎研究投入。

吳漢明同時分析了后摩爾時代芯片制造的主要挑戰(zhàn)：基礎挑戰(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鍵尺寸發(fā)展到當今的水平;核心挑戰(zhàn)是新材料新工藝，材料的變革將帶來技術的向前演進;終極挑戰(zhàn)是良率的提升。

在談到后摩爾剛代技術發(fā)展方向時，吳漢明表示，后摩爾時代的技術將呈四大發(fā)展模式：馮一硅模式，二進制基礎的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）;類硅模式，現(xiàn)行架構下NC FET（負電容）、TFET（隧穿）、相變FET、SET（單電子）等電荷變換的非CMOS技術;糞腦模式，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（信息強相關電子態(tài)/自旋取向）、新器件技術（自旋器件/量子）和新興架構（量子計算/神經(jīng)形態(tài)計算）。邏輯器件技術發(fā)展主要體現(xiàn)在三個方面：結構方面，增加柵控能力，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)更高的導通電流和性能;架構方面，平面NAND閃存向三維NAND閃存演進，未來的邏輯器件也會從二維集成技術走向三維堆棧工藝。

20納米以上節(jié)點有巨大創(chuàng)新空間

吳漢明表示，目前20納米以上的工藝節(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)的占有率達到30%，今年的數(shù)據(jù)會好于去年。

吳漢明認為，芯片產(chǎn)業(yè)是全球化的，從材料的提供，芯片的制造、封裝，到晟后的應用，每一個環(huán)節(jié)都不是孤立的。“材料主要在日本，制造和封裝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)極為嚴峻。為此，他提出五點建議：一是加強應用基礎研究，鼓勵原始創(chuàng)新，突出顛覆性技術創(chuàng)新。增加在新材料、新結構、新原理器件等基礎問題上的研發(fā)投入。二是加強集成電路關鍵共性技術研發(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)，打通納米級集成電路生產(chǎn)關鍵工藝，為制造企業(yè)提供支撐。三是從國家層面進行產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設。系統(tǒng)、科學地規(guī)劃和布局，遵循“一代設備、一代工藝、一代產(chǎn)品”的發(fā)展規(guī)律，加大材料、裝備、關鍵工藝支持力度。四是積極推進微電子學科教育建設。堅持產(chǎn)教融合，針對集成電路制造技術多學科高度融合這一特點，加強集成電路人才培養(yǎng)。五是產(chǎn)業(yè)發(fā)展依循內(nèi)循環(huán)結合外循環(huán)發(fā)展，堅持全球化發(fā)展。