過(guò)去的50年，集成電路行業(yè)遵循著“摩爾定律”：在價(jià)格不變的情況下，集成在芯片上的晶體管數(shù)量每隔18到24個(gè)月將增加一倍，計(jì)算成本呈指數(shù)型下降。
摩爾定律仍然在支撐著5G、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，但事物發(fā)展終有極限。隨著工藝從微米級(jí)到納米級(jí)，晶體管中原子數(shù)量越來(lái)越少，種種物理極限制約著摩爾定律的進(jìn)一步發(fā)展。
“隨著工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，摩爾定律越來(lái)越難以持續(xù)。”4月24日，由中國(guó)工程院院刊《FITEE》、Engineering共同主辦，浙江大學(xué)、清華大學(xué)承辦的“中國(guó)工程院信息與電子工程前沿論壇”上，浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心領(lǐng)域首席科創(chuàng)家、微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明院士對(duì)包括第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的媒體表示，“后摩爾時(shí)代”正式來(lái)臨。
在他看來(lái)，“產(chǎn)業(yè)技術(shù)不是科研機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化后的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，而是引導(dǎo)科研的原始動(dòng)力之一。”在集成電路等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域，要補(bǔ)充搭建以產(chǎn)業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向的科技文化，讓技術(shù)研發(fā)與市場(chǎng)應(yīng)用“相互借力”。
與會(huì)的多位行業(yè)人士也表示，集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)放發(fā)展合作共贏是必然選擇。尤其是關(guān)鍵設(shè)備的開(kāi)發(fā)涉及到眾多科學(xué)技術(shù)及工程領(lǐng)域，不能把單點(diǎn)突破架在“沙灘”上，應(yīng)全產(chǎn)業(yè)鏈集成努力。
在演講中，吳漢明指出，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)正在面臨兩大壁壘：政策壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘，前者包括巴統(tǒng)和瓦森納協(xié)議，后者則體現(xiàn)在世界的半導(dǎo)體龍頭得益于早期布局，所積累的豐富知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體這樣的后來(lái)者形成專利護(hù)城河，這些都給中國(guó)半導(dǎo)體提出了巨大的挑戰(zhàn)。
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)繁多，重點(diǎn)三大“卡脖子”制造環(huán)節(jié)包括了工藝、裝備/材料、設(shè)計(jì)IP 核/EDA 。吳漢明提到，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在多方面短板，例如在檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，我國(guó)企業(yè)很少涉足，因此國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域的發(fā)展幾乎空白；在半導(dǎo)體材料方面，我國(guó)光刻膠、掩膜版、大硅片產(chǎn)品幾乎都要依賴進(jìn)口；在裝備領(lǐng)域，世界舞臺(tái)上看不到中國(guó)裝備的身影。
以EUV光刻機(jī)為例，涉及到十多萬(wàn)零部件，需要5000多供應(yīng)商支撐，其中32%在荷蘭和英國(guó)，27%供應(yīng)商在美國(guó)，14%在德國(guó)，27%在日本，這其實(shí)體現(xiàn)了全球化技術(shù)協(xié)作的結(jié)果。吳漢明提到，自主可控重要，但與此同時(shí)這個(gè)行業(yè)也是全球性的行業(yè)。在這其中，“我們有哪些環(huán)節(jié)拿得住的？是我國(guó)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心點(diǎn)。”
吳漢明關(guān)于光刻機(jī)的話題，也引發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)中芯國(guó)際CEO趙海軍的一番感慨。趙海軍提到，荷蘭光刻機(jī)企業(yè)ASML首席技術(shù)官M(fèi)artin van Der Brink此前來(lái)上海參觀，并對(duì)他說(shuō)，“差距大概是20年”。但趙海軍認(rèn)為：“20年的差距不需要20年追趕。想要一下子超過(guò)去很難，但是可以每次一點(diǎn)點(diǎn)遞進(jìn)。”
趙海軍提到， ASML有多牛，還有一點(diǎn)在于別人已經(jīng)不做這個(gè)領(lǐng)域了，但它依然堅(jiān)持做下去。
吳漢明院士以目前的芯片制造工藝為例，談到目前面臨的三大挑戰(zhàn)，其中基礎(chǔ)挑戰(zhàn)是精密圖形；核心挑戰(zhàn)是新材料，提到每種材料都需要數(shù)千次工藝實(shí)驗(yàn)，新材料支撐性需要性能提升；終極挑戰(zhàn)則是提升良率。
除了技術(shù)以外，晶圓廠、研發(fā)和設(shè)計(jì)成本也是芯片產(chǎn)業(yè)面臨的另一重大挑戰(zhàn)。
“雖然芯片的難度和成本一直增加，但趨緩的摩爾定律給追趕者帶來(lái)機(jī)會(huì)。”吳漢明表示，在這些挑戰(zhàn)下，先進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、特色工藝和先進(jìn)封裝在芯片制造方面結(jié)合運(yùn)用，芯片制造領(lǐng)域大有可為。
他援引數(shù)據(jù)稱，10納米節(jié)點(diǎn)以下先進(jìn)產(chǎn)能占17%，83%市場(chǎng)在10納米以上節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)新空間巨大。在先進(jìn)制程研發(fā)不占優(yōu)勢(shì)的情況下，我國(guó)可以運(yùn)用成熟的工藝，把芯片的性能提升。也正是因此他提出一個(gè)觀點(diǎn)：本土可控的55nm芯片制造，比完全進(jìn)口的7nm更有意義。
吳漢明還針對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了建議。例如，要樹(shù)立以產(chǎn)業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向的科技文化，技術(shù)成果全靠市場(chǎng)鑒定，以及要加速舉國(guó)體制下的公共技術(shù)研發(fā)平臺(tái)建設(shè)，發(fā)揮“集中力量辦大事”的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步搭建有利于我國(guó)在此領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的全球化創(chuàng)新途徑成為關(guān)鍵任務(wù)。
他還對(duì)記者提到，“忽悠式”的芯片投資或許過(guò)熱，但真正做芯片的還是非常緊缺，中國(guó)的芯片投資遠(yuǎn)沒(méi)有過(guò)熱，尤其要重視產(chǎn)業(yè)鏈的本土化，要讓制造產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)，至少增長(zhǎng)率要高于全球。趙海軍也認(rèn)同，目前的芯片過(guò)熱并不是本質(zhì)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)能排名前五的晶圓廠包括三星、臺(tái)積電、美光、SK海力士和鎧俠Kioxia，中國(guó)大陸沒(méi)有企業(yè)位列其中。隨著科技的發(fā)展，芯片的產(chǎn)能需求會(huì)越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)芯片市場(chǎng)需求和制造能力的差距依然很大。吳漢明此前曾表示：“如果不加速發(fā)展，未來(lái)中國(guó)芯片產(chǎn)能與需求的差距，將拉大到至少相當(dāng)于8個(gè)中芯國(guó)際的產(chǎn)能。”
