指甲蓋大小面積上制造出超10億個晶體管、每根導(dǎo)線相當(dāng)于人體頭發(fā)絲的五千分之一……作為影響國家綜合競爭力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，集成電路技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模已成為衡量一個國家產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標(biāo)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(shù)創(chuàng)新協(xié)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(chuàng)新體系的階段性目標(biāo)已經(jīng)實現(xiàn)，著力破解我國在高端芯片領(lǐng)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(chuàng)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(chǎn)業(yè)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(jīng)濟的快速發(fā)展尤其是信息化進程的加快，對集成電路產(chǎn)品的需求持續(xù)快速增長，從2006年開始超過石油成為我國最大宗進口產(chǎn)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(xué)院微電子研究所所長、專項技術(shù)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(shù)為例，集成度相當(dāng)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(dǎo)線相當(dāng)于人體頭發(fā)絲的三千分之一。
“集成電路制造技術(shù)代表著當(dāng)今世界微細制造的最高水平，集人類超精細加工技術(shù)之大成，因此集成電路產(chǎn)業(yè)是一個國家高端制造能力的綜合體現(xiàn)，是全球高科技國力競爭的戰(zhàn)略必爭制高點。”葉甜春說。
專家指出，我國在芯片領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)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(tài)，完全依賴進口，產(chǎn)業(yè)鏈嚴(yán)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(chǎn)權(quán)，嚴(yán)重制約我國集成電路企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展。
現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”：芯片強則產(chǎn)業(yè)強
如果說開創(chuàng)工業(yè)時代的驅(qū)動力是蒸汽機，開創(chuàng)電氣時代的驅(qū)動力是電力，那么開創(chuàng)信息時代的驅(qū)動力就是集成電路。
“芯片強則產(chǎn)業(yè)強，芯片興則經(jīng)濟興，沒有芯片就沒有安全?！比~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(wǎng)、醫(yī)療儀器、機器人、工業(yè)控制等各種電子產(chǎn)品和系統(tǒng)都離不開集成電路。沒有集成電路產(chǎn)業(yè)支撐，信息社會就失去了“根基”，集成電路因此被喻為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”。
經(jīng)過專項實施，一批集成電路制造關(guān)鍵裝備實現(xiàn)從無到有的突破。葉甜春表示，目前國產(chǎn)刻蝕機、磁控濺射、離子注入機、等離子化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備等30多種關(guān)鍵設(shè)備研制成功并通過了大生產(chǎn)線考核，實現(xiàn)了海內(nèi)外批量銷售，總體技術(shù)水平達到28納米，部分14納米關(guān)鍵設(shè)備開始進入客戶生產(chǎn)線驗證。
2008年國務(wù)院批準(zhǔn)實施集成電路裝備專項，共有200多家企事業(yè)單位和2萬多名科研人員參與攻關(guān)。9年來，先后有30多種高端裝備和上百種關(guān)鍵材料產(chǎn)品研發(fā)成功并進入海內(nèi)外市場，從無到有填補了產(chǎn)業(yè)鏈空白。
專項實施前我國集成電路行業(yè)所需材料幾乎全部進口，目前特種氣體、靶材、部分化學(xué)品等關(guān)鍵材料已研發(fā)完成，通過大生產(chǎn)線考核認證后大批量使用，部分產(chǎn)品進入海外市場，國產(chǎn)光刻膠等已開始進入大生產(chǎn)線試用，在專項的引導(dǎo)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(guān)。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(chǔ)軟件產(chǎn)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(chǔ)軟件產(chǎn)品”專項技術(shù)總師、清華大學(xué)教授魏少軍說：“我們在核心電子器件關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破，技術(shù)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(chǎn)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?！?/p>
培育產(chǎn)品、做大企業(yè)：我國集成電路產(chǎn)業(yè)由弱漸強
面向2020年，我國繼續(xù)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(shù)控機床、集成電路裝備等方面的關(guān)鍵核心技術(shù)，形成若干戰(zhàn)略性技術(shù)和戰(zhàn)略性產(chǎn)品，培育新興產(chǎn)業(yè)。
北京市經(jīng)信委主任張伯旭認為，專項采取產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、金融鏈有效協(xié)同的新模式，專項與重點區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃協(xié)同布局，主動引導(dǎo)地方和社會的產(chǎn)業(yè)投資跟進支持，將有效推動專項成果產(chǎn)業(yè)化，扶植企業(yè)做大做強，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提高整體產(chǎn)業(yè)實力。
同時，集成電路制造裝備作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，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(shù)，輻射應(yīng)用到LED、傳感器、光伏、液晶面板等泛半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，使我國相關(guān)領(lǐng)域裝備國產(chǎn)化率大幅提升。在LED、光伏等領(lǐng)域已實現(xiàn)關(guān)鍵裝備成套國產(chǎn)化，國產(chǎn)裝備成為市場主流，LED照明、光伏等產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第一。
關(guān)于今后的發(fā)展，葉甜春介紹，專項已經(jīng)在14納米裝備、工藝、封裝、材料等方面進行了系統(tǒng)部署，預(yù)計到2018年將全面進入產(chǎn)業(yè)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(shù)的研發(fā)，支持中國企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中擁有核心競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展，形成特色優(yōu)勢。