强“芯”之路,没有“个人英雄”

来源:《中国科学报》2021年06月10日

尽管江苏长电科技股份有限公司(以下简称长电科技)在集成电路封装测试拥有全球第三、中国第一的市场份额,但在其技术副总郭洪岩看来,其发展仍面临着诸多难题,比如技术产品更新迭代慢、人才缺乏、产业链聚集效应不足。

事实上,这并非长电科技一家的困惑,而是整个集成电路产业发展面临的挑战。值得欣慰的是,解决这些挑战逐渐有了思路。比如,浙江省正在打造集成电路“万亩千亿”新产业平台,实现政产学研业的深度融合。

正如中国工程院院士、中国工程院副院长陈左宁在近日召开的“2021中国(绍兴)集成电路产业创新发展学术峰会”上所指出的,“集成电路产业没有‘个人英雄’,需要在产业链、创新链、价值链上的各个环节协同配合、形成合力,把产业整体自主创新能力提升到更高水平”。

合作开放是关键

“随着外部环境出现更多不稳定性、不确定性,全球集成电路供应链正加速重构,呈现出本地化、多元化的布局,我国集成电路挑战与机遇并存。”陈左宁表示。

集成电路行业包括设计、制造、封测、装备与材料等环节,任何一个环节的独自强大,都不能建成“芯片强国”。

中国工程院院士吴汉明指出,由于中国集成电路产业起步较晚,而国际早期布局的企业形成了较多的知识产权保护,给国内的发展带来了巨大挑战。“因此,未来集成电路领域是整个产业链的竞争和对抗,而不是点的竞争。”

当前,我国芯片制造产能正加速扩大。但吴汉明并不认同“产能过剩”的说法,“真正的芯片需求非常大,只要有理性、科学的安排,产能、创新发展空间很大”。

过去50年,“摩尔定律”支撑着集成电路行业的发展,即在价格不变的情况下,集成在芯片上的晶体管数量每隔18至24个月将增加一倍,计算成本呈指数型下降。但随着工艺器件,以及种种物理化学性质走向极限,“摩尔定律”逐渐终结已成为行业共识。

如何在“后摩尔时代”乘胜追击,是企业界和学界面临的重要课题。

“我国集成电路产业未来发展需要开放、合作,在‘十四五’期间,国内集成电路行业有望打通设计、制造、封测、装备与材料等环节,迎来新的发展。”陈左宁说。

举国体制建平台

全产业链集成,需要政产学研等多方联合。“集成电路产学研依然是‘两张皮’。”吴汉明直言。

在吴汉明看来,其实产学研的分工很明确,产业技术就是企业来做,产前技术是学校跟进,而从产前技术到产业技术,产学研的重合领域是最需要关注,也最有发挥空间的,这需要创新平台支撑。

“该平台有3个特点,设备和制造一体化、新工科模式、做成套工艺的验证。这样既可以大幅提高学生培养质量,又能降低企业创新风险。”吴汉明说。

浙江大学教授严晓浪也表示,构建“芯片—软件—整机—系统—信息服务”产业链,应从国家层面进行战略布局,推动成立行业领域性的芯机联动,以整机企业提供优秀解决方案为导向,以创新模式开展高校、科研院所与集成电路设计企业的多层次技术交流和合作,以创新技术、产品设计、解决方案和成果产业全链条实现领域内的新型技术转移转化。“企业的需求一定要成为芯片设计的对象,在产品定义和设计上,整机企业要有很大的发言权。”

严晓浪还提到,要建立自主知识产权的推广平台,产业化基地在产业发展中起到了关键作用。

“抓住后摩尔时代迎头赶上的机遇,加速新型举国体制下的公共技术研发平台建设,由单点突破转向产业链集成,夯实发展基础,打通科技创新与产业创新的‘全链条’。”陈左宁说。

人工智能寻突破

我国集成电路行业处在重要机遇期,如何寻找新突破、开创新局面?

清华大学教授魏少军表示,集成电路的出现和计算紧密相连,计算正走向多台机器对多台机器的泛在计算。从能源与公用事业、制造,到公共安全、通信等,5G和人工智能应用推动集成电路进入社会各个角落,集成电路技术也迎来重大变革。

随着半导体技术飞速发展,单个芯片上的晶体管数量高速增长。“微纳系统集成、芯片架构创新,以及新器件新材料和新工艺3个领域的创新,将是集成电路跨过5纳米需攻克的几个关键技术。”魏少军说。

针对计算芯片设计面临的性能、功耗、灵活性相互制约的固有矛盾,魏少军提出了软件定义芯片技术。近年来,魏少军团队研发了Thinker系列人工智能芯片,其硬件功能能够随着软件功能的变化实时变化,适应不同神经网络,具备高计算效率、高能量效率以及高灵活性。

魏少军认为,当前我国集成电路产业“核心受制于人,产品处在中低端”的情况还未彻底改变,基础研究和基础人才没有跟上需求发展是重要原因。他建议建立涵盖行业五大板块的创新体系、理清集成电路科学与工程的学科体系和知识体系,未来大有作为。

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