科创中心建设背景下上海集成电路产业创新与发展

2019-11-21许宁生

世界科学 2019年11期

许宁生

1958年，美国德州仪器公司工程师杰克·基尔比（Jack Kilby）成功研制出世界上第一块集成电路。至今，集成电路走过了不平凡的60多年，基尔比也因集成电路的发明在2000年获得诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖评审委员会对他的评价是：“为现代信息技术奠定了基础。”

早期的计算机由真空电子管构成，不仅有很高的功耗，而且体积巨大无比，现在小小的手机运算功能都比那时候庞大的电子管计算机强大得多，这一切都归功于集成电路的发明和飞速进步的技术。

集成电路技术是人类智慧结晶最典型的代表，目前最先进的10纳米集成电路技术，能够在头发丝横截面大小的面积上做出50万个晶体管。已经发布的最新的基于闪存芯片的30T容量便携式硬盘，可以储存1 000多万册书籍，相当于我们可以随身携带一个大型图书馆。集成电路技术是社会经济发展的“倍增器”，也被称为是现代工业的“粮食”。曾有人测算过集成电路对全球经济的影响：如果集成电路得到很好的应用，就会产生更高的经济效益，1元集成电路产品能够支撑10元的电子信息产品，产生200～400元的GDP。

当今社会，集成电路无处不在，没有集成电路就没有现代生活。2018年，全球半导体营收总额为4 767亿美元，比2017年增长了近13.4%，这是一个巨大的需求量。除了GDP，更多的人关注的是集成电路对人类文明进步的促进作用与影响。正是由于集成电路技术的不断进步，计算机、互联网、移动通讯得以迅速推广应用，为人们日常工作、生活提供了很大的便利，也极大地改变了人们的生活方式。

除了经济、社会等方面的影响外，集成电路也代表了一个国家的科技创新水平。集成电路作为一个系统产品的中枢，就像人的大脑一样重要，是一切高科技产品及应用的核心。所以说集成电路技术及产业水平已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志，是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。因此，集成电路虽小，却被称为“国之重器”。

上海发展集成电路的基础

上海集成电路产业的发展起步很早。1958年10月，上海开始筹建上海半导体厂，1959年初上海半导体厂正式成立，成为国内最早从事半导体器件研制和生产的专业工厂之一；1996年3月，上海启动建设909工程（国家发展微电子产业重点工程），上海华虹NEC电子有限公司建立了中国大陆第一条8英寸代工生产线，这在当时代表着极高的生产水平；1998年上海诞生了国内第一家集成电路上市公司——上海贝岭。

复旦微电子公司研制的7系列高性能FPGA芯片（左）；上海新昇的大硅片产品（右）

2000—2010年是上海集成电路产业的黄金十年，特别是在2005年之前，产业浪潮兴起，众多知名公司成立，如2000年中芯国际在上海成立，2001年展讯通信成立，2003年上海宏力半导体成立，2004年锐迪科微电子成立。2010年，909工程升级改造——12英寸集成电路生产线项目启动，由华虹集团和宏力半导体合作成立了上海华力微电子公司。

如今，上海在中国大陆集成电路产业中的地位举足轻重，已发展成为集成电路产业链最完整、技术最先进的地区，初步形成了设计、制造、封测、装备、材料及其他配套服务的完整产业链。举几个典型的代表成果：在设计上，复旦微电子公司研制出亿门级FPGA芯片（现场可编程门阵列），填补了国内高性能FPGA芯片的空白；在制造上，中芯国际14纳米工艺即将量产，正在研发10纳米和7纳米工艺技术；在装备上，中微半导体公司研发的7～5纳米刻蚀机和金属有机化合物化学气相沉淀（MOCVD）设备已进入台积电生产线，得到国际最先进芯片制造企业的认可；在材料上，新昇半导体公司的300毫米大硅片月产能达10万片，产品通过了华力微电子和中芯国际的认证。2018年集成电路产业的销售规模达1 450亿，且近10年来增速一直很快，平均增长率在10%以上。

上海发展集成电路的三大要素

集成电路是上海建设有全球影响力科技创新中心的三大任务之一，我们应牢记使命嘱托，咬定目标任务，狠抓推进落实，力争在关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术和颠覆性技术上有所突破，才能做大做强集成电路产业，才能服务全国。

集成电路技术创新离不开平台建设，近年来在国家相关部委支持及上海市委、市政府的领导下，依托上海集成电路的龙头企业和科研院所，相继建立了一些国家级集成电路创新平台。比如，由中芯国际、华虹集团和复旦大学共同发起的国家集成电路创新中心，依托上海微技术工业研究院的国家智能传感器创新中心，依托复旦大学的国家集成电路产教融合创新平台等。这些创新平台破除体制机制障碍，聚集多方资源，形成了更大的创新合力，为上海集成电路产业创新发展奠定了坚实基础。

上海发展集成电路产业的三大要素分别是技术创新、人才和长三角一体化。技术创新是集成电路产业发展的核心，人才是集成电路产业发展的基础，长三角一体化战略是上海集成电路产业发展的重要保障。

技术创新是集成电路进步的核心，无论是材料，或是器件，只有技术创新才能实现突破。近年来，上海在这方面取得了一些成绩。比如，复旦大学微电子学院张卫教授团队发明的半浮栅器件，可以实现无电容动态随机存储器（DRAM）芯片，极有可能成为颠覆DRAM的革命性技术，潜在应用市场巨大，为我国集成电路产业提供了良好的创新发展机遇。这项研究成果发表在《科学》（Science）杂志上，这也是我国科学家在该顶级学术期刊上发表的第一篇微电子器件领域的原创性成果。对于突破卡脖子技术，我们要有自信，产业界也要对中国的技术创新有信心，相信中国科技人员有能力通过技术创新解决各种问题。

技术创新主要是靠什么？靠人，人才是目前制约我国集成电路产业发展的瓶颈。2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书（2016—2017）》显示，目前我国集成电路从业人员总数不足30万，但是按总产值计算，需要70万人，人才总量严重不足。除了缺口巨大，人才质量也亟待提升。目前高校和科研院所培养的集成电路人才无法满足企业需求，亟须改革培养模式，探索校企联合培养高端人才的机制。复旦大学承担了国际集成电路产教融合创新平台建设项目，正积极探索设立新型的创新学院，注重知识、能力、素质的综合提高和培养，发挥企业参与人才培养的积极性，开展跨校、跨学科的校企合作，打造人才培养和交流的互联互通途径，力争培养出一批产业亟需的创新型领军人才。

在长三角一体化上，要以体制机制创新和科技创新为核心，实现“双轮驱动”，推动一体化发展战略。长三角一体化本质上是产业结构一体化，作为我国集成电路产业重镇，上海应将自身的优势向周边辐射，在长三角打造具有世界影响力的集成电路高地，这既是国家赋予上海的重大任务，也是上海服务国家战略的职责使命。目前，由复旦大学牵头，教育部和上海市批准共建的“长三角集成电路设计与制造协同创新中心”将通过长三角区域高校和企业的协同创新，深化集成电路行业创新人才培养模式改革，引领集成电路人才培养、技术创新和企业孵化。