建设世界科技强国,对于集成电路行业而言,就需要牢牢构建起全面发展的合力,建构完整的产业链。

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清醒的判断,往往源自强烈的危机意识,美国挑起的“封芯”事件让国人进一步深刻认识到自主创新的重要意义。中国制造的发展依赖创新驱动,创新驱动的根本在于增强自主创新能力,对于集成电路行业发展来说更是如此。

不谋全局者, 不足谋一域。集成电路的发展需要国家战略协同。在聚合、叠加、倍增效应作用下,集成电路的发展日新月异,应用变动弗居。对于大多数应用领域来说,转型升级是发展的唯一出路,而集成电路的开发则是转型升级的强大动力。新市场的发展、新技术的开发,需要最大限度凝聚信心、智慧和力量,而这首先又源自对于技术和市场融合态势的准确认知。

从要素的角度看,除了材料本身(例如将芯片中的铜替换成钴)和光刻机所使用的激光光源等变化外,人们也开始进一步关注集成硅光子。以往,专业晶圆厂通常基于磷化铟制造光子器件,采用3英寸或4英寸晶圆,其工艺也与硅基器件有所不同。光子的波长比电子的大,因而电子产品向7纳米节点进军时,标准硅光子器件处在130纳米或180纳米节点。光学器件对相位比较敏感,侧壁粗糙度和损耗也很重要,因而决定光学器件的核心是光刻和蚀刻的质量。此外,CMOS工艺能否适用、纯锗的生长(锗作为探测器)、集成方法的优化、利用等离子体激活的直接连接的集体芯片转移工艺,以及光子设计等,都需要进一步的优化。

从晶体管的结构设计来看,早期电子设备的发展源于真空管, 后来为晶体管所取代。当晶体管尺寸逼近物理极限时,人们再次将目光投向了真空管——将真空管和晶体管“合二为一”成为纳米级真空通道晶体管。真空通道晶体管或将比普通硅晶体管快10倍,且更耐高温和辐射,成为耐辐射深空通信、高频器件和太赫兹电子等应用中理想的晶体管。在真空通道晶体管中,电子穿过填充有惰性气体的“准真空”间隙行进,以非常高的速度移动,或可快速进行操作,远超任何固态设备的范围。在美国国家航空航天局(NASA)的艾姆斯研究中心,真空通道晶体管的开发已成为其着眼点。未来,介于无线电波和光波之间的太赫兹波段( 波长范围为0.03~3毫米,电磁频谱上频率为0.1~10THz),因其穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等特点,或可广泛应用于国防、通信、医疗等领域。然而,要应用较毫米波的波长更短、频率和分辨率更高的太赫兹技术,面临着芯片制造难题:其频率或是当前硅晶体管能够达到的最高频率的数倍至10倍,而真空通道晶体管的开发或可解决这些难题。

物联网、云计算、智能制造、人工智能等已经掀开集成电路应用发展的新篇章。在新市场中,芯片与终端软硬件的融合将进一步加深。终端硬件的标准化、通用化、模块化,与芯片设计的高性能、低功耗、高可靠性要求,意味着技术重点也将有所变化。例如,对于物联网等新市场来说,封装技术也将更为重要,以台积电生产的智能手机芯片的晶圆级扇出型封装、晶圆上晶圆(wafer-on-wafer,WoW)(利用该技术可以直接以打线的方式堆叠三颗裸晶)等为代表,新技术或将在“超越摩尔”的进程中发挥更大作用。

新的市场需要新的技术,新的技术成就新的商业模式。在传统模式中,集成电路企业的发展重点倾向于规模效应的实现,因而通用化是其重心。然而,在新的市场竞争中,下游增值服务的高昂利润或是各企业竞争的重点,由此芯片产品性能和市场竞争的维度都已有了变化:从产品性能来看,除了集成度提升带来的性能升级外,芯片的可靠性和功耗性能也已成为同样重要的参数,追逐增值服务的应用集成服务商或将在这些性能的集成上追求极致;从市场竞争来看,应用场景的服务体验中,除了对产品本身的极致追求外,“时间就是金钱”的追求必须要求芯片开发全面加速。

历史是过去的现实,现实是未来的历史。这是一个新的起点,也是一场新的奋斗,一次新的进军。无论是历史的经验,还是各国(地区)的政策规划,或者未来的技术挑战,都表明了集成电路发展源头协同创新的重要性。但是,这并不仅仅是技术本身的问题。过去的发展经验表明,集成电路的发展是集自然科学、高新技术、工程学、经济学、社会学和管理学等多学科于一体的推动结果。集成电路的垂直分工与整合,也就是行业的组织管理,是60载行业发展的必要路径。组织管理与技术管理的协同,其成果标志是新一代的生产工艺;组织管理与市场管理的协同,其成果标志是合理的订单生产;组织管理、技术管理和市场管理的协同,其成果标志则是集成电路产业链的协同发展。无论是对于领先者还是后来者而言, 这都是把握“芯”机遇的必由之路。

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机遇千载难逢,机遇稍纵即逝。建设世界科技强国,对于集成电路行业而言,就需要牢牢构建起全面发展的合力,建构完整的产业链。今天集成电路行业每个人的努力,正在改变中国的智能发展生态,在你追我赶中共同创造着属于中国芯的未来。国家要强大、行业要发展、消费有升级,离不开“芯”的动力,而“芯”动力则源于每一位从业者之“心。