中科院院士毛發(fā)軍：異質(zhì)集成電路是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)變道超車的新機(jī)遇

6月9日消息（樂思）在今日召開的“2021世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國(guó)際半導(dǎo)體展覽會(huì)”上，中國(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)黨委常委、副校長(zhǎng)毛發(fā)軍發(fā)表了主題為《半導(dǎo)體異質(zhì)集成電路》的演講。

在演講中，他指出，如今，摩爾定律面臨極限挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)臨近，半導(dǎo)體異質(zhì)集成電路將為我國(guó)集成電路變道超車發(fā)展提供歷史機(jī)遇。

集成電路是我國(guó)重大戰(zhàn)略需求，其不僅是是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的命脈，國(guó)防電子裝備的靈魂，也是我國(guó)科技規(guī)劃的重點(diǎn)，如今也成為了國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

毛發(fā)軍指出，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)面臨“卡脖子”的痛點(diǎn)。一方面中國(guó)花費(fèi)巨資進(jìn)口。數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)進(jìn)口集成電路價(jià)值3500億美元（同年進(jìn)口石油1760億美元），高端芯片基本依賴進(jìn)口。另一方面，集成電路有錢也買不到。2020年5月，美國(guó)商務(wù)部宣布全面限制華為購(gòu)買美國(guó)軟件和技術(shù)生產(chǎn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品。2021年4月，美國(guó)商務(wù)部建議對(duì)14nm以下所有中國(guó)芯片公司出口管制。

眾所周知，集成電路是一個(gè)國(guó)家綜合科技實(shí)力乃至綜合國(guó)力的反映。毛發(fā)軍認(rèn)為，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)落后的原因復(fù)雜，外在因素是先進(jìn)技術(shù)受到西方封鎖，內(nèi)在原因是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)瞻前顧后，導(dǎo)致產(chǎn)學(xué)研脫節(jié)。

其中EDA落后的原因有兩點(diǎn)，首先是研究算法的較多，但很零散，沒有規(guī)劃、集成，沒有形成能力。其次，大型軟件工程能力較弱，經(jīng)驗(yàn)較少，用戶不愿意用國(guó)產(chǎn)軟件工具，惡性循環(huán)。裝備落后的原因是整體能力和市場(chǎng)環(huán)境等多方面因素。器材與電路落后的原因是材料落后，工藝的精細(xì)度、穩(wěn)定性不足，缺乏工匠精神和工藝大師。

據(jù)介紹，目前，集成電路的發(fā)展方向主要有兩個(gè)，一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律；二是繞道摩爾定律。這兩條道路都面臨挑戰(zhàn)，前者面臨物理原理極限，技術(shù)手段極限以及經(jīng)濟(jì)成本極限。后者要朝著異質(zhì)集成電路方向發(fā)展。

“集成電路有兩類材料，元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體材料，這兩類各有優(yōu)缺點(diǎn)。如何將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來？只有異質(zhì)集成電路才能做到。” 毛發(fā)軍指出。

所謂半導(dǎo)體異質(zhì)集成電路指的是將不同的工藝節(jié)點(diǎn)的化合物半導(dǎo)體高性能器件或芯片、硅基低成本高集成度期間或芯片（都含光電子器件或芯片），與有源元件或天線、通過異質(zhì)鍵合或外延生長(zhǎng)等方式集成而實(shí)現(xiàn)的集成電路或系統(tǒng)。

他表示，半導(dǎo)體異質(zhì)集成電路的特色是融合不同半導(dǎo)體材料、工藝、結(jié)構(gòu)元器件或芯片的優(yōu)點(diǎn)；采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念；采用小芯片、集成無源器件等新技術(shù)；2.5維或3維高密度結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)也非常突出，能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的復(fù)雜功能、優(yōu)異的綜合性能；靈活性大、可靠性強(qiáng)、研發(fā)周期短，成本低。小型化輕量化；不受EUV光刻機(jī)限制。

如今，毫米波異質(zhì)集成電路是發(fā)展的重點(diǎn)，毫米波異質(zhì)集成電路是工作在毫米波段的異質(zhì)集成電路。它能滿足國(guó)家發(fā)展重大需求；毫米波電子系統(tǒng)對(duì)異質(zhì)集成的需求非常迫切，毫米波電子系統(tǒng)往往需要天線、數(shù)字、模擬、毫米波元器件與電路的組合，優(yōu)勢(shì)工藝各異。

然而，它面臨的挑戰(zhàn)和問題更為嚴(yán)峻和復(fù)雜。一是分布參數(shù)，本質(zhì)從“路”向場(chǎng)演變，設(shè)計(jì)更加困難。二是波長(zhǎng)短，間距小，集成度高，對(duì)工藝要求更加精細(xì)。三是電磁寄生效應(yīng)，耦合緊密，測(cè)試更加復(fù)雜。

毛發(fā)軍表示，總而言之，半導(dǎo)體異質(zhì)集成電路突破了單一工藝集成電路的功能、性能極限，實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)雜電子系統(tǒng)，非常具有研究?jī)r(jià)值。它是電子系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展的新途徑，也是后摩爾時(shí)代集成電路發(fā)展的新方向，更是集成電路變道超車的新機(jī)遇。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。