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引领微电子技术大步向前

   日期:2006-02-16     作者:管理员    

    2005年,我国集成电路需求已达到3700亿元的规模。这引得全球范围内的各大科研机构、跨国集团,都在窥视这块大蛋糕。

    从20世纪90年代末开始,全球著名企业纷纷来华办厂或展开联合,抢滩中国集成电路制造业。

    作为中国科学院在微电子领域部署的国立科研机构,在这场全球性的竞争中有所作为,促进本土产业的发展,已成为中国科学院微电子研究所全体职工的共同心愿。

    勇挑重担
    有资料表明,到2010年我国将成为全球第二大集成电路市场,市场的持续大幅增长和全球产业链的移动,给我国的集成电路产业带来了难得的发展机遇。但与此同时,与产品供不应求和产业大量引进相对应的是我国半导体行业自主创新能力太弱,中国集成电路的国产化仅能满足不到20%的需求,关键核心技术基本依赖从国外引进,消化吸收和创新能力较弱,这直接导致我国信息产业的严重“空芯化”。

    在这场波及全

球的科学技术的较量中,“空芯化”这个严酷的现实像大山一样压在包括中国科学院微电子所在内的所有中国微电子科研人员头上。

    最近一段时间,针对“空芯化”的各种议论沸沸扬扬。“空芯化”将有可能导致我国信息产业的最大利润被他人获取,更严重的是将难以建立起核心竞争能力,使我国现代化进程难以摆脱受制于人的局面……

    机遇来临之时也充满了巨大的挑战,不应只是扼腕叹息。

    在中国科学院微电子研究所,我们听到令人振奋的声音:“迎接挑战才能抓住机遇,竞争图强才能实现跨越。”

    “近几年来,微电子所积极调整科研布局,全所的科研工作在五大主要方向均取得了重大进展和突破。目的只有一个,在未来的全球微电子技术竞争中,中国人决不能落败,不能像过去的VCD、DVD产品那样再给别人付出高昂的专利费用。”

    “在20世纪80年代末期,很多国家对中国实施了微电子主流制造技术的技术封锁,那一阶段,微电子所的主要工作是开发集成电路的生产工艺。如果说,原来的微电子所更多瞄准国际上封锁技术的研发,也取得了非常好的成绩,那么现在的问题是,微电子所研发出来的技术如何与微电子产业相结合。”中国科学院微电子研究所所长钱鹤说,“在这种背景下,一个国立研究所,如何把自身的价值体现到国家的产业发展中,是一个非常重要的问题。”

    中国科学院微电子研究所副所长叶甜春也表示,微电子领域只有从“made in china”到“design in china”,从“中国制造”到“中国设计”,才能掌握自主知识产权,才能最终解决“空芯化”问题。

    有了进一步瞄准国家现实需求的确切目标,微电子所迅速调整科研力量全力以赴。在最近的几年中,微电子所已完成了“以关键技术研究为主”向“以实用产品研制为主”的转型。同时,微电子所积极探索与微电子产业的结合,目前已与该领域的大型集团公司,如中芯国际、上海宏力、华润上华、首钢NEC等积极接触,探讨合作。

    前不久,微电子所与已经上市的“华润上华”公司达成共同建设北京上华公司的战略合作。同时,微电子所还深入到位于长江三角洲的微电子产业密集区,与杭州市高新区共同建设杭州中科微电子分部,作为产业技术与产品研发中心在产业市场中谋求发展。

    钱鹤表示,这样做的目的就是使微电子所技术、人才方面的积累在国家的产业中真正发挥作用,使微电子所成为创新源泉,在科技创新和产业化之间建立一种相互促进的良好的循环机制。

    目前,微电子研究所将发展目标锁定为,面向国家在微电子领域的战略需求,加强关键技术创新与集成,为我国微电子产业提供自主知识产权和关键产品;通过全方位合作积极推进成果的应用开发和产业化,促进和引领国家微电子技术进步;拓展前沿技术与基础研究领域,大力发


展交叉学科方向,在下一代微电子技术、新原理、新方法进行学术创新,实现可持续发展。

    一个国立科研机构,面对来势汹汹的世界科技的挑战,能够迅速调整科研力量沉着应对,这不仅需要勇气,更需要有着深厚积淀的科研实力和体制、机制的保障。

    然而,几年前的微电子研究所却经历了一场凤凰涅槃的艰难蜕变。

    彻底转型
    过去的几十年里,中国科学院微电子研究所几度辉煌,他们曾生产出我国第一台半导体计算机、集成电路计算机的元器件,一直到20世纪70年代,微电子所在国内都是个示范单位。

    中国科学院微电子研究所的前身是1986年成立的中国科学院微电子中心,由原中国科学院109集成电路制造厂(1958年成立)和中国科学院半导体所微电子学部合并而成,2003年更名为中国科学院微电子研究所。

    微电子研究所几代科技工作者为中国微电子技术与产业的发展付出了艰苦努力,承担并完成了上百项国家科研任

务,取得了丰硕的成果,为中国微电子技术的进步作出了重要的贡献。

    20世纪八九十年代,微电子所的工作一直代表着国内领先水平。那段时间,微电子所的技术水平就代表着中国微电子的技术水平。

    但到了20世纪90年代后期,随着中国经济的发展,市场容量巨大、人力成本低等原因吸引着全球半导体产业向中国转移。

    “危机好像一夜之间来临”,对于那段经历,主管科研的副所长叶甜春记忆犹新,“五年、十年前,微电子产业在国内还是个小产业,仿佛在一夜之间,整个微电子产业爆发而起,甚至是一哄而上,危机一下子呈现在微电子所的面前:从国外引进的技术居然比微电子所自己研发的技术高出好几代,这对于微电子所是个巨大的冲击。”

    “当引进生产线的水平和技术超过自己的研究水平的时候,你做什么?这让微电子所的科研人员陷入深深的痛苦之中。”

    过去,微电子所的主要工作是瞄准国际上封锁技术的研发,开发中国自己的集成电路生产工艺。研究所的人力、物力、技术和设备都布置在这个方向。

    有人提出,“能否按照以往的技术路线,继续去开发自己的技术?”然而,面对几百亿元引进的国外生产线,微电子所依靠落后设备、落后的技术水平,已经无能为力。

    微电子所前进的道路似乎被阻断,前景一片迷茫。

    2001年,正值微电子研究所的新班子上任。摆在新领导班子面前的最大的困惑是,研究所如何发展?方向在哪里?

    必须要放弃过去所有的辉煌,放弃过去的工作模式、研发方向,必须要有脱胎换骨的改造。

    在困难面前,微电子所的科研人员没有气馁。他们迅速走出研究所,到企业、到用户那里去了解需求,哪些是关键技术?哪些是值得国立科研机构去攻关的?

    全所上下积极行动起来,重新制定研究所的发展方向。经过反复研讨,微电子所全所职工形成共识:要进一步瞄准国家的现实需求,与微电子产业密切结合,迅速融入到国家微电子产业链之中;同时,研究所实现以技术研发为主到产品研发为主的转型。

    对外去找科研任务,回来再重新组织科研队伍;把小课题组打乱,集成资源,引进人才……一系列的行动迅速展开。

    创新机制
    对于国立研究所,微电子所的主要任务是面向国家战略需求,面向世界科技前沿。但作为高技术类研究所而言,最主要的是面向国家战略需求。进入国家知识创新工程试点二期之后,微电子所彻底实现了从技术研发向产品研发的转型。

    近几年中,微电子所开始在集成电路的设计上狠下功夫,毕竟这是IC产业的“顶端”。微电子所的科研人员自己开发出一系列高水平的产品,研发了一款国内最快的超大规模信号处理器芯片;在嵌入式数字信号处理器(DSP)方面,也做得相当好,现在已开始在多媒体、通讯和卫星导航定位领域应用。

    最近几年,微电子所在IC设计上最大的成功是组建



了“中国科学院EDA中心”(中国科学院电子设计自动化公共平台)。

    随着中国科学院高新技术研究领域的扩展,电子系统与IC设计技术日益成为一项涉及多领域交叉的关键技术。中国科学院系统近20个研究所在开展与电子系统和芯片设计相关的研究,涉及微电子、光电子、微系统、通讯、卫星、信息安全、机器人、数字广播等领域30多个研究项目。

    “毫无疑问,世界上最先进的芯片设计需要最先进的软件,”叶甜春介绍,“没有好的工具做不出高水平的东西。”

    通过认真调查、研讨,微电子所与其他兄弟单位达成共识,通过“中国科学院微电子技术总体组”(由高技术局组织的全院微电子技术总体咨询专家组)共同向中科院院领导建议,以微电子所为依托单位设立“中国科学院EDA中心”。

    成立之后的中国科学院EDA中心,以中国科学院的名义与国际上最主要的EDA(电子设计

自动化软件)供应商,签订战略合作协议,把他们最先进的软件引进来。通过与EDA软件公司开展战略性合作等形式,中国科学院EDA中心以很小的代价获得了配置齐全、更新及时、拥有技术支持的商业报价达数亿美元的最新集成电路设计软件,成为拥有世界一流软件环境的EDA公共平台。

    这个国内唯一的网络化EDA公共平台采用自主开发的先进网络化管理与使用模式,目前中科院院内会员单位已扩大到18个研究所,共有24个研究室联网使用软件,另有8个研究室提出申请。

    据统计,中国科学院会员单位在EDA中心平台上开展的重点项目有30个。在平台上取得的重点成果包括:中科院计算所的“龙芯1号”、“龙芯2号”,中科院微电子所的“同心DSP”、“超高速高性能专用DSP”,中科院自动化所的“高性能DSP”、“超高速解码芯片”等项目。

    有关专家表示,在大量节省开支的前提下,中国科学院EDA中心的世界一流软件平台使中国科学院在该领域的研究能力和水平在3年内实现了一次重大跨越,进入世界主流水平。各研究所的技术水平从0.5微米直接进入0.18微米以下,有的研究所已经进入90纳米。该中心在机制上的巨大创新,促进了中国科学院资源的有效整合与共享,促进了各所之间的交流与合作,发挥了学科综合优势实现交叉创新。同时,该中心还利用自身优势,积极促进中国本土产业链建立和完善,与中芯国际、上海宏力、苏州和舰、特许半导体等大型集成电路制造厂合作,面向全国开展多目标芯片(MPW)等技术服务,成为目前国内最大的MPW服务中心,在中国集成电路产业界开始产生重要的影响。

    蓄势待发
    目前,世界集成电路的主流生产技术还处于130纳米~90纳米的水平,即将进入65纳米。在2010年前后,将集中到30纳米、20纳米。而中国科学院微电子所早已开展了超前研究,在集成电路制造工艺技术上,瞄准了30纳米以下的研发。

    亚30纳米CMOS器件的研制是国际上正在开展的前沿性器件探索研究,至今并无定格的公认结构和工艺规范,尚处于百家争鸣的阶段。

    微电子所在国内率先深入、系统地开展的亚30纳米CMOS器件及关键工艺技术研究,研发了八项新颖的具有实用价值的工艺模块,为今后开发生产工艺奠定了基础。该项目因此获得了2004年度北京市科技进步一等奖,2005年度国家科技进步二等奖。

    一般而言,集成电路的主流制造技术向前发展时,国际上的一些大公司都会提前做好下一代产品的研发,形成技术储备,同时申请大量专利。但对后来者而言,这些专利就形成了技术上的“雷区”,只要使用就必须付出高昂的专利费用。

    钱鹤介绍,微电子所的亚30纳米CMOS器件技术不是现在马上能够应用的,这项技术的成功预示着,在未来产业发展的道路上,也有中国人自己的知识产权。

    在位于世界科学前沿的第三代化合物半导体研究方面,微电子所也超前开展了相关技术研究,已取得了阶段性成果。该项研究在国内处于领先水平。

    目前,


国内的集成电路产业在设计、制造工艺、制造设备的各个环节都非常薄弱。其中的制造设备,是这三个环节中最薄弱的。微电子所在自己的科研战略布局中,针对国家集成电路各个环节的问题,都部署了科研力量。

    在集成电路制造设备领域,国家“863”项目安排了重大专项攻关。微电子所配合国内企业的技术研发,派出自己的技术人员,直接到企业参与项目,同时承担工艺研发任务。目前,由微电子所科研人员参与开发的100纳米刻蚀机,实现了我国8吋以上主流集成电路制造设备从无到有的跨越。这项成果不久就会展现在世人面前。

    在这个项目中,微电子所完全抛开了过去的研发模式,派出科研团队直接参与到企业的重大研发任务中,担任指导性的“配角”。而不是像过去那样,由自己的科研人员包打天下。对于微电子所而言,这个项目的成功,开创了科研单位和产业结合的新模式。

    在基础研究领域,微电子所也已开始了拓展性的探索。学术界广泛认为,微电子时代之后是纳电子。目前,微电子所已经布局谋篇,

在纳米电子器件与电路、纳米加工技术培育新的生长点,为未来发展打下良好基础。

    在谈到微电子所在科学前沿的探索时,叶甜春表示,“希望能够掌握核心技术,哪怕是攻其一点,完全掌握之后再很好应用,而不去摊大求全。尽管微电子所在每个领域都部署了科研力量,但都是在极力寻找核心技术、核心产品,去争取突破。”

    钱鹤表示,在最近的几年中,知识创新试点工程为微电子所带来的变化是有目共睹的,无论是研究所科研队伍素质的提高、科研平台的建设、科研大楼的拔地而起等等看得见的变化,还是在科研目标的凝练等看不到的变化方面,都有很大改善。微电子所整体科技创新能力和综合实力都迈上了一个新的台阶,在国家微电子领域的竞争实力、地位和影响均得到提升和加强。

    到目前为止,微电子所对自己的发展有着深刻的认识,他们正处于“黎明前的曙光”阶段。用钱鹤的话来说,很多重大成果都是“憋着劲,在做最后冲刺”,到2006年、2007年才能真正看到“开花结果”。真正的成功是要用创新的成果来证明。

 
  
  
  
  
 
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