新華社北京6月15日電 題:澎湃崛起的強“芯”路——我國芯片制造核心技術由弱漸強

新華社記者 陳芳、胡喆

指甲蓋大小面積上制造出超10億個晶體管、每根導線相當于人體頭發絲的五千分之一……作為影響國家綜合競爭力的戰略性產業,集成電路技術水平和產業規模已成為衡量一個國家產業競爭力和綜合國力的重要標志。

高端裝備和材料從無到有,制造工藝與封裝集成由弱漸強,技術創新協同機制羽翼漸豐……國家科技重大專項實施以來,打造集成電路制造創新體系的階段性目標已經實現,著力破解我國在高端芯片領域的“缺芯之痛”。

指甲蓋大小面積上制造出超10億個晶體管,小小芯片有多難?

這是一場無法回避的創新競賽,競賽者不在一條起跑線上。

長期以來,我國集成電路產業一直受到西方在先進制造裝備、材料和工藝引進等方面的種種限制,高端芯片主要依賴進口。隨著我國國民經濟的快速發展尤其是信息化進程的加快,對集成電路產品的需求持續快速增長,從2006年開始超過石油成為我國最大宗進口產品,2013年至今每年進口額超過2000億美元。

一方小小的芯片,為何如此之難?中國科學院微電子研究所所長、專項技術總師葉甜春告訴記者,相信大家都沒有親眼見過原子,集成電路(芯片)的制造難度就是原子級的。以28納米技術為例,集成度相當于在指甲蓋大小面積上制造出10億個以上的晶體管,其中每根導線相當于人體頭發絲的三千分之一。

“集成電路制造技術代表著當今世界微細制造的最高水平,集人類超精細加工技術之大成,因此集成電路產業是一個國家高端制造能力的綜合體現,是全球高科技國力競爭的戰略必爭制高點。”葉甜春說。

專家指出,我國在芯片領域面臨的挑戰主要表現在以下幾個方面:一是我國集成電路高端裝備和材料基本處于空白狀態,完全依賴進口,產業鏈嚴重缺失;二是制造工藝與封裝集成較弱;三是缺乏自主知識產權,嚴重制約我國集成電路企業自主創新發展。

現代工業的“糧食”:芯片強則產業強

如果說開創工業時代的驅動力是蒸汽機,開創電氣時代的驅動力是電力,那么開創信息時代的驅動力就是集成電路。

“芯片強則產業強,芯片興則經濟興,沒有芯片就沒有安全。”葉甜春表示,在信息時代,集成電路是核心基石,電腦、手機、家電、汽車、高鐵、電網、醫療儀器、機器人、工業控制等各種電子產品和系統都離不開集成電路。沒有集成電路產業支撐,信息社會就失去了“根基”,集成電路因此被喻為現代工業的“糧食”。

經過專項實施,一批集成電路制造關鍵裝備實現從無到有的突破。葉甜春表示,目前國產刻蝕機、磁控濺射、離子注入機、等離子化學氣相沉積、低壓化學氣相沉積設備等30多種關鍵設備研制成功并通過了大生產線考核,實現了海內外批量銷售,總體技術水平達到28納米,部分14納米關鍵設備開始進入客戶生產線驗證。

2008年國務院批準實施集成電路裝備專項,共有200多家企事業單位和2萬多名科研人員參與攻關。9年來,先后有30多種高端裝備和上百種關鍵材料產品研發成功并進入海內外市場,從無到有填補了產業鏈空白。

專項實施前我國集成電路行業所需材料幾乎全部進口,目前特種氣體、靶材、部分化學品等關鍵材料已研發完成,通過大生產線考核認證后大批量使用,部分產品進入海外市場,國產光刻膠等已開始進入大生產線試用,在專項的引導下,一批公司成功上市。

“核高基”這個聽上去“高大上”的名詞,其實與每個人的生活息息相關。從手機到電腦,從冰箱到汽車,甚至每一個U盤,都離不開芯片和軟件。這是對核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品的簡稱,它與載人航天、探月工程等并列為16個重大科技專項。

“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”專項技術總師、清華大學教授魏少軍說:“我們在核心電子器件關鍵技術方面取得重大突破,技術水平全面提升,與國外差距由專項啟動前的15年以上縮短到5年,一批重大產品使我國核心電子器件長期依賴進口的‘卡脖子’問題得到緩解。”

培育產品、做大企業:我國集成電路產業由弱漸強

面向2020年,我國繼續加快實施已部署的國家科技重大專項,重點攻克高端通用芯片、高檔數控機床、集成電路裝備等方面的關鍵核心技術,形成若干戰略性技術和戰略性產品,培育新興產業。

北京市經信委主任張伯旭認為,專項采取產業鏈、創新鏈、金融鏈有效協同的新模式,專項與重點區域產業發展規劃協同布局,主動引導地方和社會的產業投資跟進支持,將有效推動專項成果產業化,扶植企業做大做強,形成產業規模,提高整體產業實力。

同時,集成電路制造裝備作為基礎產業,其成果的輻射帶動面很廣。上海市科委總工程師傅國慶介紹,利用專項取得的核心技術,輻射應用到LED、傳感器、光伏、液晶面板等泛半導體制造領域,使我國相關領域裝備國產化率大幅提升。在LED、光伏等領域已實現關鍵裝備成套國產化,國產裝備成為市場主流,LED照明、光伏等產業規模躍居世界第一。

關于今后的發展,葉甜春介紹,專項已經在14納米裝備、工藝、封裝、材料等方面進行了系統部署,預計到2018年將全面進入產業化。“十三五”期間還將重點支持7-5納米工藝和三維存儲器等國際先進技術的研發,支持中國企業在全球產業鏈中擁有核心競爭力,實現產業自主發展,形成特色優勢。