国产芯片进入快车道

庞大信息社会的根基是一枚枚小巧的集成电路，通常被人们称为“芯片”。别看芯片“身材小”，他们“喂养”着现代工业，手机、电脑、家电、高铁、电动车、机器人、医疗仪器等离开他们根本无法运转。“芯片强则产业强，芯片兴则经济兴，没有芯片就没有安全。”科技部重大专项办公室主任陈传宏说，芯片（集成电路）制造技术是当今世界最高水平微细加工技术，是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。2008年，我国启动实施“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项（简称集成电路装备专项）。9年来，集成电路高端制造装备和材料从无到有填补产业链空白，制造工艺与封装集成由弱渐强走向世界参与国际竞争，集成电路产业驶入了自主创新发展的快车道。关键装备实现从无到有集成电路装备专项实施以来，我国集成电路制造技术和产业实现了从无到有、由弱渐强的巨大变化“每当集成电路技术进步一代，尺寸就缩小三分之一，对应整个集成度提高4倍。”集成电路装备专项技术总师、中科院微电子研究所所长叶甜春说：“以28纳米技术为例，集成度相当于在指甲盖大小的面积上制造出10亿个以上的晶体管，其中每根导线相当于人体头发丝的三千分之一。更为先进的14纳米技术，则相当于在人体头发丝截面上制造出50万个以上的晶体管，其中每根导线相当于人体头发丝的五千分之一。”如此精细操作堪比在“针尖上跳舞”，对装备、材料、工艺都是极大的考验，由于涉及高技术含量，制造集成电路的装备价格是一般装备价格的10倍到100倍。长期以来，在集成电路高端装备上我国长期受制于人，因为没有工艺节点达到90纳米、65纳米以下的国内自主研发集成电路装备，只能采用国外的设备。西方发达国家一直对出口到中国的集成电路制造装备和材料以及工艺技术严格审查和限制。这对我国集成电路产业发展构成了严重制约，问题日益凸显。与此同时，随着我国国民经济的快速发展尤其是信息化进程的加快，对集成电路产品的需求持续快速增长，从2006年开始，集成电路产品超过石油成为我国最大宗进口产品，2013年至今，每年进口额超过2000亿美元。实现集成电路领域的自主创新发展迫在眉睫。2008年集成电路装备专项实施以来，200多家企事业单位、2万多名科研人员参与技术攻关，主要集中在北京、上海、江苏、沈阳、深圳和武汉等6个重点产业聚集区。经过广大科研人员艰苦努力，我国集成电路制造技术和产业实现了从无到有、由弱渐强的巨大变化。“我们有了自己的刻蚀机等关键装备，并批量应用在大生产线上；集成电路成套工艺水平提升5代，55/40/28纳米三代工艺完成研发实现量产，20-14纳米工艺研发取得突破；后道封装集成技术成果全面实现量产，引领全行业技术水平从低端跨入高端，实现与世界同步。”叶甜春告诉记者。这些自主研发的设备不仅销往国内市场，也逐步进入海外市场。比如，中微半导体设备(上海)有限公司研发的介质刻蚀设备不仅支持国内芯片制造企业从65纳米到28纳米技术代的发展，而且在国际市场上各个技术节点水平都可以与世界最先进设备厂商竞争。目前，中微公司已有460多个介质刻蚀反应台在海内外27条生产线上高质量、稳定地生产了4000多万片晶圆；在台积电的研发线上正在开发和核准5纳米刻蚀。集成电路是所有产业中应用材料纯度最高的产业。“我们研制出了抛光剂和溅射靶材等上百种关键材料，并通过大生产线考核进入批量销售。这些成果基本覆盖了我国集成电路全产业链体系，扭转了之前工艺技术全套引进的被动局面，为我国集成电路产业自主健康发展打下了坚实基础。”叶甜春说。建立协同发展新模式集成电路装备专项通过市场机制打通了科技与经济的连接通道，建立科技、产业、金融与区域经济有效协同的新模式“集成电路装备专项取得了一系列技术成果，但更重要的成果是，专项通过积极探索，推动构建了市场经济下的新型举国体制。”专项实施管理办公室负责人、北京市经济和信息化委员会主任张伯旭说。张伯旭所说的新型体制是通过市场机制来打通科技与经济的连接通道，推动建立以企业为主体，高校和科研院所大协作，科技、产业、金融与区域经济有效协同的新模式。集成电路装备专项由北京市、上海市两个地方政府牵头组织实施，这也是唯一一个由地方政府组织实施的重大专项，是我国科技重大专项组织实施模式的一次创新尝试。9年来，北京市政府、上海市政府与中央部委共同强化专项的战略研究和顶层设计，在重点区域合力布局，引导地方政府投入要素资源，推动区域产业聚集发展、调整升级，形成了科技创新与区域经济融合协同发展的新局面。张伯旭告诉记者，为了更好地解决科技成果产品化的问题，集成电路装备专项率先提出了“应用考核技术，整机考核部件，下游考核上游，市场考核产品”的用户考核机制。通过用户和市场的考核验证，保证专项成果成为经过严格的市场与用户考验、真正可以应用的产品，解决了科技成果检验标准和验证机制的难题，从而使专项研发的装备、材料、零部件和工艺实现从技术创新到成果转化应用的艰难跨越。据了解，专项成果的销售业绩累计1800亿元。产学研用紧密结合也是集成电路装备专项实施中的一大亮点。专项通过构建光刻设备和封测等产业技术创新联盟，集合产业链上制造工艺、装备、相关零部件和材料等上下游企业、相关研究机构和高等院校达200多家单位共同开展产学研用协同攻关。中芯国际是国内规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业，通过专项整体布局，中芯国际先后为20余家设计单位提供65-45-28纳米产品开发支持。2016年国内设计公司营销收入占中芯国际总营销收入近50%。随着自主创新体系的日趋完善、产业链协同创新能力的大幅提高，集成电路装备专项主动引导地方和社会的产业投资跟进，扶植企业做大做强，推动成果产业化，形成产业规模，提高整体产业实力。成果应用带动产业提升通过利用集成电路装备技术，泛半导体制造领域的装备国产化率大幅提高，LED照明、光伏等产业规模跃居世界第一作为基础产业的集成电路制造装备业，其成果辐射的带动面很广。通过利用集成电路装备技术，LED照明、传感器、光伏等泛半导体制造领域的装备国产化率大幅提高。尤其是LED照明、光伏等领域已实现关键装备成套国产化，国产装备成为市场主流。叶甜春告诉记者，据不完全统计，国产装备在泛半导体产业已经销售6590台。这些装备的国产化使得我国在LED、光伏等领域投资成本显著降低，持续推动我国相关产业整体竞争力大幅提升，LED照明、光伏等产业规模跃居世界第一，技术水平也实现了国际领先。北方华创科技集团股份有限公司相关负责人介绍，通过集成电路装备专项成果扩展应用，公司成为LED、光伏等泛半导体设备国际主流供应商，近年来在与本土零部件企业合作中，大幅提升了国产设备的性价比，在LED、光伏等领域全面替代进口产品，不仅增加了客户效益，也为公司带来了数十亿元的销售收入，相关设备批量出口美国、印度等国家。中国是全球最大的半导体市场，也是全球最大的电子信息产品制造基地。叶甜春表示，面向2020年，集成电路装备专项将围绕传统产业升级和战略性新兴产业发展的需求组织攻关，推动创新成果的规模化应用，支持中国企业在全球产业链中建立起核心竞争力，实现产业自主发展，形成特色优势。