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重压之下,警惕国内集成电路产业“走极端”——中国(上海)集成电路创新峰会院士圆桌会议侧记

  在12月17日举办的2020中国(上海)集成电路创新峰会院士圆桌会议上,国家科技重大专项(01)专项专家组总体组组长、清华大学微电子所所长、中国半导体行业协会副理事长魏少军拉出一页中国集成电路产业需要攻克的核心技术点,从头芯片设计、制造、封装测试到装备材料,密密麻麻一整页,涉及学科领域不少于40个。

  如今,全国对集成电路的关心甚至到了焦虑的程度。先进节点该不该追?技术“补丁”该不该打?全国产业如何布局?产业界、学术界一直争议不断。

  本次论坛由国家集成电路创新中心、上海市科学技术协会、中国电子学会联合主办,中国科学院院士、中国科学院微电子研究所研究员、新一代集成电路关键技术大平台主任刘明担任会议主席,市科协党组书记、副主席马兴发出席会议并致辞。

  急需摆脱路线依赖

  “很多人认为摩尔定律走到头了,但我认为还有相当长的一段距离。”魏少军在主旨发言环节说。

  在很多专家看来,中国集成电路产业追求先进节点“获胜”的可能性并不大,新的发展路径在哪里?

  架构创新是一个机会。当前,芯片性能提升已经不再单一依靠硬件,软件正成为芯片设计的一部分。“软件以传统的软硬件划分对完成芯片设计来说已经不够了,芯片架构设计必须包含芯片和软件2部分。而且,由于软件加入而产生的增值也许会超过芯片本身的价值。”魏少军认为。据了解,很多芯片设计公司的软件工程师数量已经超过硬件工程师。

  “应用定义软件,软件定义芯片”,是集成电路设计技术的一次根本变革。我国在软件定义芯片领域的突破早于世界同行。魏少军说,经过10年努力,我国攻克了计算模式、硬件架构等关键技术,实现了芯片架构和功能的纳秒级重构,使硬件电路可随软件算法的变化而快速变化,在确保灵活性的同时,大幅提升能量效率。

  “软件定义芯片技术能够替代ASIC和FGPA的新型电路架构技术,有望为我国集成电路设计业摆脱跟随模仿,实现赶超,提供一条全新的技术路线。”

  “最近有报道说中国有公司攻克了7纳米、5纳米技术,只等EUV光刻机的到来。我觉得基本是瞎扯。”中国科学院院士、国家自然科学基金委员会信息学部主任、西安电子科技大学教授郝跃直言不讳,“还没有哪一个高新技术产业可以坚持60年经久不衰,中国一直在后面追,差距相当大。”

  以材料为例,虽然先进节点突破的关键在于新材料的发展,但郝跃认为,替代硅材料的难度非常大。“硅材料发展将近60年历史,全世界对硅材料的认识及其本身性能来说几乎是完美的。只有新材料和硅材料高度融合,才是发展方向。”

  当前,碳基材料如碳纳米管的研究是一大热点,其迁移率很高,但集成度很低。郝跃建议,将低集成度、高迁移率的碳基材料和高集成度、低迁移率的硅材料相结合,在超高速方面发挥优势很有意义。

  EUV光刻机也是如此。中科院院士李儒新说,美国早在18年前就完成了相关可行性验证和基础专利布局,产业界第一台测试样机2006年就做出来了,到2015年已经实现第一次量产。“如果再沿着这个路径去做,胜算很小。我们必须从底层做起,更加重视新材料、新工艺和新制造技术,摆脱路线依赖,寻找应变之道。”

  重点是可控而不是片面自主

  “我也很赞同几位专家的建议。”国家科技重大专项(02)专项专家组总体组组长、中国科学院微电子研究所研究员叶甜春说,但从产业角度看,是解决眼前企业届“卡脖子”的技术难题,还是学术届提出的基础研究问题,其实这不是一道选择题。

  在他看来,集成电路涉及的学科和产业链过于庞杂,产业布局完全没有必要做得大而全。“大而全做得到,但是肯定是做不好。”

  “我们要考虑新的国际合作生态问题。”叶甜春说,“虽然美国短期不跟我们合作,但如何和日韩、欧美建立更好的合作关系?外资政策机制如何支持突破?这是要考虑的问题。”

  “中国在集成电路领域到底怎么发展,这远比讨论美国的事情更重要。”在很多专家看来,半导体工业是全球工业界合作发展最成功的领域,整个产业链完全国产替代并不现实。

  自主可控并不意味着国产替代。有专家认为,可控优于自主,不应该简单片面的强调自主。

  一直以来国家都全力支持本土设备企业成为全球产业合作体系的组成部分,但这些企业发展起来后,产业链是否都用国产设备材料?专家直言:“简单提‘国产替代’的概念,从中国市场全球定位角度和产业商业化角度都是不合适的。等到本土企业具备完整工艺、产品质量稳定了,也不能把整个业务和国际产业链割断。”

  另一方面,虽然光刻机技术很难,也不必神话先进技术和半导体设备。光刻机技术门槛不低、市场规模不大、成长性不强,即便售价这么高,全球市场规模也就100亿美元。这也注定了这一领域“有想法的没办法,有办法的没想法”。有专家提醒说,虽然眼下这些问题非常现实,但在发展路径规划上一定不要走极端,而是着眼于提高可控能力。

  警惕“烂尾”

  和话题热度相似的,还有产业热度。

  郝跃发现,当前全国范围内都在发展集成电路,有些“过热、过乱”,就连他研究的氮化物领域也有些县级部门在做。“集中力量办大事要有计划性,如果不能有序发展,集成电路很有可能会变成以前的光伏,在想发展就很难了。”

  而在集成电路制造领域,“火”已经烧了好些年。“十三五”时期,全国上马的生产线数不胜数,但截至目前,真正实现量产的只有华虹集团在上海和无锡的两条产线,半路夭折“烂尾”的项目多如牛毛。这对国家和地方的资源造成了极大的浪费。

  事实上,集成电路生产线是系统化和工程化能力的体现,不是几个‘大咖’和一堆资金就能解决的。上海华虹集团党委书记、董事长,上海市集成电路行业协会会长张素心认为,产业链的创新不一定只限定于先进工艺的迭代,而是一直在解决具体的应用问题。“广泛的需求导致产能供应链碰到障碍,本身就说明产业链在不断地解决问题,找到新的应用和需求,提供后续产能保障。”

  中国科学院院士、中国科学院上海分院院长王建宇表示,中国集成电路产业对体系配套的重视度不够。“一提到集成电路设备,大家立马想到光刻机,这肯定是对的。但产业发展一定是体系化的事情,需要国家层面统筹安排,才能起到事半功倍的效果。”

来源:上海科技报社   作者:刘禹   摄影:杨浦东
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