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

諸玲珍

“目前20納米以上的工藝節點占據了市場上82%的產能。尤其是成熟工藝，在這些工藝節點上我國有巨大的創新空間和市場空間，因此這些工藝節點是國內企業需要大力發展的。去年國內的占有率達到30%，今年的數據會好于去年。”

10月14日，由中國半導體行業協會、中國電子信息產業發展研究院主辦的第三屆全球IC企業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表了題為“集成電路產業發展的趨勢”的開幕演講。吳漢明表示，目前市場上20納米以上的工藝節點占82%的產能，在這些工藝節點上，我國有巨大的創新空間和市場空間，因此國內企業需要加大對這些工藝節點的研發力度。

國內集成電路產業化推進還有差距

昊漢明表示，集成電路產業發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，即戰略性壁壘和產業性壁壘。應對措施包括：建立相對可控的產業鏈，重點是三大環節——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，研發一代新的技術，工藝成本大概需要10億美元，還需要幾千人開發三到四年時間，因此，集成電路產業的投入相當巨大。

吳漢明在演講中表示，衡量集成電路產業的發達與否，產業化程度是重要的體現。目前，我國在集成電路產業化推進方面與世界先進國家相比差距較大。所以，業內人士一定要明確研究是手段，產業才是目的。他說，集成電路產業鏈很長，涉及的企業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展也基本是空白。從材料的角度看，雖然國內產業在大硅片領域已有起色，但是還遠遠不能滿足產業需求。因此，業內企業應關注這些短板，大力推進短板領域的發展。

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。國內基礎研究經費投入占比太少，只有5%左右，與集成電路產業先進國家和地區相比，差距非常大;國內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：基礎挑戰是圖形工藝，包括光刻工藝和刻蝕工藝，它們使得集成電路關鍵尺寸發展到當今的水平;核心挑戰是新材料新工藝，材料的變革將帶來技術的向前演進;終極挑戰是良率的提升。

在談到后摩爾剛代技術發展方向時，吳漢明表示，后摩爾時代的技術將呈四大發展模式：馮一硅模式，二進制基礎的MOSFET和CMOS（平面）及泛CMOS（立體柵FinFET、納米線環柵NWFET、碳納米管CNTFET等技術）;類硅模式，現行架構下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，包括狀態變換（信息強相關電子態/自旋取向）、新器件技術（自旋器件/量子）和新興架構（量子計算/神經形態計算）。邏輯器件技術發展主要體現在三個方面：結構方面，增加柵控能力，以實現更低的漏電流，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納米以上節點有巨大創新空間

吳漢明表示，目前20納米以上的工藝節點占據了市場上82%的產能。尤其是成熟工藝，在這些工藝節點上我國有巨大的創新空間和市場空間，因此這些工藝節點是國內企業需要大力發展的。在這方面，去年國內的占有率達到30%，今年的數據會好于去年。

吳漢明認為，芯片產業是全球化的，從材料的提供，芯片的制造、封裝，到晟后的應用，每一個環節都不是孤立的。“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展是不可能的。”吳漢明說。

吳漢明強調，我國集成電路產業發展注定艱難，尤其是芯片制造工藝，面臨的挑戰極為嚴峻。為此，他提出五點建議：一是加強應用基礎研究，鼓勵原始創新，突出顛覆性技術創新。增加在新材料、新結構、新原理器件等基礎問題上的研發投入。二是加強集成電路關鍵共性技術研發工作，聚焦圍柵納米線等新器件、極紫外光刻等新工藝研發，打通納米級集成電路生產關鍵工藝，為制造企業提供支撐。三是從國家層面進行產業生態建設。系統、科學地規劃和布局，遵循“一代設備、一代工藝、一代產品”的發展規律，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。五是產業發展依循內循環結合外循環發展，堅持全球化發展。