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刘明院士谈集成电路如何开展:没有捷径,防止过多行政干预

时间:2020-10-23 来源:澎湃新闻网 栏目:科技

刘明院士在10月22日下午举行的2020中国计算机大会上,刘明院士作了题为《集成电路的创新与发展》的大会报告,其中谈到中国集成电路的现状以及她的个人思考。

刘明称,中国IC产业发展的有利之处可以用三个短语概括:市场巨大、政府重视和资本热捧。

“首先看市场,2019年中国集成电路的进口额是3000亿美元。2019年整个IC全球的销售额大概4500亿美元,所以大部分都被中国买来了。”此外,政府对集成电路产业高度重视,出台产业发展相关政策。在资金方面,中央成立了集成电路产业的专项基金,首期是1387.2亿,二期超过了2000亿。各个地方政府都成立了地方的专项资金来支持中国集成电路的发展。

刘明介绍,在2010年到2019年10年间,中国集成电路的年均复合增长率超过了20%,同期国际的年均符合增长率大概是5%,中国的增长速率远高于全球水平。2020年上半年,整个销售额也达到了3539亿,同比增长了16.1%。

再看整个的集成电路三个方面——测封、制造和设计的比例。她介绍,2015年到2020年的第一季度,中国这三个方面的比例正在逐步优化。

“从过去的大封测、小制造、小设计,到现在的大设计、中封测、中制造方向的演进。但是即使如此快速的发展,到了2020年国产芯片的自给率也只有16.7%。”

中国集成电路的现状

刘明从材料、设备和制造技术等角度进一步分析中国集成电路的现状。

她表示,半导体的主要材料,从硅片到掩模版、光刻胶等领域由日本厂商占领。其它材料比如电子特气、抛光液和抛光垫等领域的市场份额由美国厂商占领。“国产的硅片大部分都用在分离器件、太阳能电池等领域里,而在集成电路制造领域国产硅片的比例非常低。”

设备方面,“中国集成电路设备各环节的平均占有率(包括低端的后端的设备)是14%,而光刻设备、离子注入等核心设备都来源于欧美国家,国产率不足5%。如果对比先进的28nm特别是18、14nm以下的技术,国产占有率更低。”

“再看制造技术,我们的工艺制成落后大概2到3代,同时体量特别小。”“大家不要光盯着尖端的技术,我们的基础是否夯实也非常重要。”

刘明还提到中国集成电路的另一大特点——产业发散。不同于全球集成电路企业并购频繁、高度聚集,中国的企业如雨后春笋,层出不穷。“2004-2019年,中国IC产值增加20倍,企业数增加300倍,设计企业突破4000家。”

她在报告中指出科学研究与产业发展的关系,认为科学研究需要积累,前瞻研究转换成市场应用需要再次创新和时间周期。“中国目前商业模式的创新是非常有活力,也很有资源,但是底层技术和基础产业如何坚守和获得支持,也值得我们深思。”

集成电路如何发展?

“集成电路成了一级学科,很多人都在问,你们觉得要怎么发展?”

在刘明看来,新技术不断出现是集成电路领域最大的特点。“材料、设备、工艺、软件、硬件的整体提升,才能让这个行业整体提升,其实是一个微观世界的庞大系统工程。这个行业融合了电子信息、物理、化学、材料、工程、自动化等等多学科的交叉,其实需要综合的知识背景,交叉的技术技能融合创新的素质,才能在这个行业里游刃有余。”

她认为,美国IC产业之所以强大是源于他们对STEAM基础学科的高度重视(STEM是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写),所谓功夫在诗外。大学教育无论改了多少专业都应该以通识教育为主,夯实基础,学生能够有学习的能力和独立思考的能力更重要。

“应该坚持市场经济,按产业规律办事,避免更多的行政干预。改善产业环境、税收调节以及产品的迭代机制,健康的资本,技术的积累、创新的机制都对这个行业的良性发展至关重要。”

刘明表示,核心的知识产权和技术发展没有捷径和弯道,“有弯道别人也走了不会留给我们”,夯实基础、长远布局非常重要。另外,她还提到应加强知识产权和企业家财产权的保护、坚持改革开放等。

刘明,1964年4月出生于江西丰城,1998年于北京航空航天大学获博士学位。现任中国科学院微电子研究所研究员、博士生导师、中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室主任。2015年当选为中国科学院院士。

刘明长期致力于微电子科学技术领域的研究,在存储器模型机理、材料结构、核心共性技术和集成电路的微纳加工等方面做出了系统性和创造性的工作。她的代表性成果包括:建立了阻变存储器(RRAM)物理模型,提出并实现高性能RRAM和集成的基础理论和关键技术方法。

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