吳漢明院士：后摩爾時代國產芯片挑戰和機遇

    過去的50年，集成電路行業遵循著“摩爾定律”：在價格不變的情況下，集成在芯片上的晶體管數量每隔18到24個月將增加一倍，計算成本呈指數型下降。
摩爾定律仍然在支撐著5G、人工智能等新技術的發展，但事物發展終有極限。隨著工藝從微米級到納米級，晶體管中原子數量越來越少，種種物理極限制約著摩爾定律的進一步發展。
    “隨著工藝節點演進，摩爾定律越來越難以持續。”4月24日，由中國工程院院刊《FITEE》、Engineering共同主辦，浙江大學、清華大學承辦的“中國工程院信息與電子工程前沿論壇”上，浙江大學杭州國際科創中心領域首席科創家、微納電子學院院長吳漢明院士對包括第一財經在內的媒體表示，“后摩爾時代”正式來臨。
    在他看來，“產業技術不是科研機構轉化后的應用開發，而是引導科研的原始動力之一。”在集成電路等關鍵核心技術領域，要補充搭建以產業技術為導向的科技文化，讓技術研發與市場應用“相互借力”。
    與會的多位行業人士也表示，集成電路產業開放發展合作共贏是必然選擇。尤其是關鍵設備的開發涉及到眾多科學技術及工程領域，不能把單點突破架在“沙灘”上，應全產業鏈集成努力。
    在演講中，吳漢明指出，中國集成電路產業正在面臨兩大壁壘：政策壁壘和產業性壁壘，前者包括巴統和瓦森納協議，后者則體現在世界的半導體龍頭得益于早期布局，所積累的豐富知識產權，對中國半導體這樣的后來者形成專利護城河，這些都給中國半導體提出了巨大的挑戰。
    集成電路產業鏈的環節繁多，重點三大“卡脖子”制造環節包括了工藝、裝備/材料、設計IP 核/EDA 。吳漢明提到，國內產業發展存在多方面短板，例如在檢測設備領域，我國企業很少涉足，因此國內產業在該領域的發展幾乎空白；在半導體材料方面，我國光刻膠、掩膜版、大硅片產品幾乎都要依賴進口；在裝備領域，世界舞臺上看不到中國裝備的身影。
    以EUV光刻機為例，涉及到十多萬零部件，需要5000多供應商支撐，其中32%在荷蘭和英國，27%供應商在美國，14%在德國，27%在日本，這其實體現了全球化技術協作的結果。吳漢明提到，自主可控重要，但與此同時這個行業也是全球性的行業。在這其中，“我們有哪些環節拿得住的？是我國研發和產業發展的核心點。”
    吳漢明關于光刻機的話題，也引發了現場中芯國際CEO趙海軍的一番感慨。趙海軍提到，荷蘭光刻機企業ASML首席技術官Martin van Der Brink此前來上海參觀，并對他說，“差距大概是20年”。但趙海軍認為：“20年的差距不需要20年追趕。想要一下子超過去很難，但是可以每次一點點遞進。”
    趙海軍提到， ASML有多牛，還有一點在于別人已經不做這個領域了，但它依然堅持做下去。
    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，其中基礎挑戰是精密圖形；核心挑戰是新材料，提到每種材料都需要數千次工藝實驗，新材料支撐性需要性能提升；終極挑戰則是提升良率。
    除了技術以外，晶圓廠、研發和設計成本也是芯片產業面臨的另一重大挑戰。
“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機會。”吳漢明表示，在這些挑戰下，先進系統結構、特色工藝和先進封裝在芯片制造方面結合運用，芯片制造領域大有可為。
    他援引數據稱，10納米節點以下先進產能占17%，83%市場在10納米以上節點，創新空間巨大。在先進制程研發不占優勢的情況下，我國可以運用成熟的工藝，把芯片的性能提升。也正是因此他提出一個觀點：本土可控的55nm芯片制造，比完全進口的7nm更有意義。
    吳漢明還針對我國半導體產業的發展提出了建議。例如，要樹立以產業技術為導向的科技文化，技術成果全靠市場鑒定，以及要加速舉國體制下的公共技術研發平臺建設，發揮“集中力量辦大事”的優勢，進一步搭建有利于我國在此領域可持續發展的全球化創新途徑成為關鍵任務。
    他還對記者提到，“忽悠式”的芯片投資或許過熱，但真正做芯片的還是非常緊缺，中國的芯片投資遠沒有過熱，尤其要重視產業鏈的本土化，要讓制造產能實現增長，至少增長率要高于全球。趙海軍也認同，目前的芯片過熱并不是本質。
   據統計(ji)，產(chan)能(neng)排名前(qian)五的(de)晶(jing)圓(yuan)廠包括三星、臺積電、美(mei)光、SK海力(li)士和(he)鎧俠Kioxia，中(zhong)國大陸沒有企業位(wei)列(lie)其(qi)中(zhong)。隨著科(ke)技的(de)發(fa)展(zhan)，芯(xin)片的(de)產(chan)能(neng)需(xu)求會越(yue)來越(yue)高(gao)，國內(nei)芯(xin)片市場需(xu)求和(he)制造能(neng)力(li)的(de)差(cha)距(ju)依然(ran)很大。吳漢明(ming)此前(qian)曾表示(shi)：“如果不加速發(fa)展(zhan)，未來中(zhong)國芯(xin)片產(chan)能(neng)與需(xu)求的(de)差(cha)距(ju)，將拉大到至(zhi)少相(xiang)當于8個中(zhong)芯(xin)國際的(de)產(chan)能(neng)。”