龐大信息社會的根基是一枚枚小巧的集成電路，通常被人們稱為“芯片”。別看芯片“身材小”，他們“喂養(yǎng)”著現(xiàn)代工業(yè)，手機(jī)、電腦、家電、高鐵、電動車、機(jī)器人、醫(yī)療儀器等離開他們根本無法運轉(zhuǎn)。
集成電路產(chǎn)業(yè)
“芯片強(qiáng)則產(chǎn)業(yè)強(qiáng)，芯片興則經(jīng)濟(jì)興，沒有芯片就沒有安全。”科技部重大專項辦公室主任陳傳宏說，芯片（集成電路）制造技術(shù)是當(dāng)今世界最高水平微細(xì)加工技術(shù)，是全球高科技國力競爭的戰(zhàn)略必爭制高點。
2008年，我國啟動實施“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項（簡稱集成電路裝備專項）。9年來，集成電路高端制造裝備和材料從無到有填補(bǔ)產(chǎn)業(yè)鏈空白，制造工藝與封裝集成由弱漸強(qiáng)走向世界參與國際競爭，集成電路產(chǎn)業(yè)駛?cè)肓俗灾鲃?chuàng)新發(fā)展的快車道。
關(guān)鍵裝備實現(xiàn)從無到有
集成電路裝備專項實施以來，我國集成電路制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從無到有、由弱漸強(qiáng)的巨大變化
“每當(dāng)集成電路技術(shù)進(jìn)步一代，尺寸就縮小三分之一，對應(yīng)整個集成度提高4倍。”集成電路裝備專項技術(shù)總師、中科院微電子 研究 所所長葉甜春說：“以28納米技術(shù)為例，集成度相當(dāng)于在指甲蓋大小的面積上制造出10億個以上的晶體管，其中每根導(dǎo)線相當(dāng)于人體頭發(fā)絲的三千分之一。更為先進(jìn)的14納米技術(shù)，則相當(dāng)于在人體頭發(fā)絲截面上制造出50萬個以上的晶體管，其中每根導(dǎo)線相當(dāng)于人體頭發(fā)絲的五千分之一。”
如此精細(xì)操作堪比在“針尖上跳舞”，對裝備、材料、工藝都是極大的考驗，由于涉及高技術(shù)含量，制造集成電路的裝備價格是一般裝備價格的10倍到100倍。長期以來，在集成電路高端裝備上我國長期受制于人，因為沒有工藝節(jié)點達(dá)到90納米、65納米以下的國內(nèi)自主研發(fā)集成電路裝備，只能采用國外的設(shè)備。
西方發(fā)達(dá)國家一直對出口到中國的集成電路制造裝備和材料以及工藝技術(shù)嚴(yán)格審查和限制。這對我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重制約，問題日益凸顯。與此同時，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展尤其是信息化進(jìn)程的加快，對集成電路產(chǎn)品的需求持續(xù)快速增長，從2006年開始，集成電路產(chǎn)品超過石油成為我國最大宗進(jìn)口產(chǎn)品，2013年至今，每年進(jìn)口額超過2000億美元。
實現(xiàn)集成電路領(lǐng)域的自主創(chuàng)新發(fā)展迫在眉睫。2008年集成電路裝備專項實施以來，200多家企事業(yè)單位、2萬多名科研人員參與技術(shù)攻關(guān)，主要集中在北京、上海、江蘇、沈陽、深圳和武漢等6個重點產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。經(jīng)過廣大科研人員艱苦努力，我國集成電路制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從無到有、由弱漸強(qiáng)的巨大變化。
“我們有了自己的刻蝕機(jī)等關(guān)鍵裝備，并批量應(yīng)用在大生產(chǎn)線上；集成電路成套工藝水平提升5代，55/40/28納米三代工藝完成研發(fā)實現(xiàn)量產(chǎn)，20-14納米工藝研發(fā)取得突破；后道封裝集成技術(shù)成果全面實現(xiàn)量產(chǎn)，引領(lǐng)全 行業(yè) 技術(shù)水平從低端跨入高端，實現(xiàn)與世界同步。”葉甜春告訴筆者。
這些自主研發(fā)的設(shè)備不僅銷往國內(nèi)市場，也逐步進(jìn)入海外市場。比如，中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司研發(fā)的介質(zhì)刻蝕設(shè)備不僅支持國內(nèi)芯片制造企業(yè)從65納米到28納米技術(shù)代的發(fā)展，而且在國際市場上各個技術(shù)節(jié)點水平都可以與世界最先進(jìn)設(shè)備廠商競爭。目前，中微公司已有460多個介質(zhì)刻蝕反應(yīng)臺在海內(nèi)外27條生產(chǎn)線上高質(zhì)量、穩(wěn)定地生產(chǎn)了4000多萬片晶圓；在臺積電的研發(fā)線上正在開發(fā)和核準(zhǔn)5納米刻蝕。
集成電路是所有產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用材料純度最高的產(chǎn)業(yè)。“我們研制出了拋光劑和濺射靶材等上百種關(guān)鍵材料，并通過大生產(chǎn)線考核進(jìn)入批量銷售。這些成果基本覆蓋了我國集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈體系，扭轉(zhuǎn)了之前工藝技術(shù)全套引進(jìn)的被動局面，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)自主健康發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。”葉甜春說。
建立協(xié)同發(fā)展新模式
集成電路裝備專項通過市場機(jī)制打通了科技與經(jīng)濟(jì)的連接通道，建立科技、產(chǎn)業(yè)、金融與區(qū)域經(jīng)濟(jì)有效協(xié)同的新模式
“集成電路裝備專項取得了一系列技術(shù)成果，但更重要的成果是，專項通過積極探索，推動構(gòu)建了市場經(jīng)濟(jì)下的新型舉國體制。”專項實施管理辦公室負(fù)責(zé)人、北京市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會主任張伯旭說。
張伯旭所說的新型體制是通過市場機(jī)制來打通科技與經(jīng)濟(jì)的連接通道，推動建立以企業(yè)為主體，高校和科研院所大協(xié)作，科技、產(chǎn)業(yè)、金融與區(qū)域經(jīng)濟(jì)有效協(xié)同的新模式。
集成電路裝備專項由北京市、上海市兩個地方政府牽頭組織實施，這也是唯一一個由地方政府組織實施的重大專項，是我國科技重大專項組織實施模式的一次創(chuàng)新嘗試。9年來，北京市政府、上海市政府與中央部委共同強(qiáng)化專項的戰(zhàn)略 研究 和頂層設(shè)計，在重點區(qū)域合力布局，引導(dǎo)地方政府投入要素資源，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展、調(diào)整升級，形成了科技創(chuàng)新與區(qū)域經(jīng)濟(jì)融合協(xié)同發(fā)展的新局面。
張伯旭告訴筆者，為了更好地解決科技成果產(chǎn)品化的問題，集成電路裝備專項率先提出了“應(yīng)用考核技術(shù)，整機(jī)考核部件，下游考核上游，市場考核產(chǎn)品”的用戶考核機(jī)制。通過用戶和市場的考核驗證，保證專項成果成為經(jīng)過嚴(yán)格的市場與用戶考驗、真正可以應(yīng)用的產(chǎn)品，解決了科技成果檢驗標(biāo)準(zhǔn)和驗證機(jī)制的難題，從而使專項研發(fā)的裝備、材料、零部件和工藝實現(xiàn)從技術(shù)創(chuàng)新到成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用的艱難跨越。據(jù)了解，專項成果的銷售業(yè)績累計1800億元。
產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合也是集成電路裝備專項實施中的一大亮點。專項通過構(gòu)建光刻設(shè)備和封測等產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，集合產(chǎn)業(yè)鏈上制造工藝、裝備、相關(guān)零部件和材料等上下游企業(yè)、相關(guān) 研究 機(jī)構(gòu)和高等院校達(dá)200多家單位共同開展產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)。中芯國際是國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路晶圓代工企業(yè)，通過專項整體布局，中芯國際先后為20余家設(shè)計單位提供65-45-28納米產(chǎn)品開發(fā)支持。2016年國內(nèi)設(shè)計公司營銷收入占中芯國際總營銷收入近50%。
隨著自主創(chuàng)新體系的日趨完善、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力的大幅提高，集成電路裝備專項主動引導(dǎo)地方和社會的產(chǎn)業(yè)投資跟進(jìn)，扶植企業(yè)做大做強(qiáng)，推動成果產(chǎn)業(yè)化，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提高整體產(chǎn)業(yè)實力。
成果應(yīng)用帶動產(chǎn)業(yè)提升
通過利用集成電路裝備技術(shù)，泛半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的裝備國產(chǎn)化率大幅提高，LED照明、光伏等產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第一
作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的集成電路制造裝備業(yè)，其成果輻射的帶動面很廣。通過利用集成電路裝備技術(shù)，LED照明、傳感器、光伏等泛半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的裝備國產(chǎn)化率大幅提高。尤其是LED照明、光伏等領(lǐng)域已實現(xiàn)關(guān)鍵裝備成套國產(chǎn)化，國產(chǎn)裝備成為市場主流。
葉甜春告訴筆者，據(jù)不完全統(tǒng)計，國產(chǎn)裝備在泛半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)銷售6590臺。這些裝備的國產(chǎn)化使得我國在LED、光伏等領(lǐng)域投資成本顯著降低，持續(xù)推動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)整體競爭力大幅提升，LED照明、光伏等產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第一，技術(shù)水平也實現(xiàn)了國際領(lǐng)先。
北方華創(chuàng)科技集團(tuán)股份有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，通過集成電路裝備專項成果擴(kuò)展應(yīng)用，公司成為LED、光伏等泛半導(dǎo)體設(shè)備國際主流供應(yīng)商，近年來在與本土零部件企業(yè)合作中，大幅提升了國產(chǎn)設(shè)備的性價比，在LED、光伏等領(lǐng)域全面替代進(jìn)口產(chǎn)品，不僅增加了客戶效益，也為公司帶來了數(shù)十億元的銷售收入，相關(guān)設(shè)備批量出口美國、印度等國家。
中國是全球最大的半導(dǎo)體市場，也是全球最大的電子信息產(chǎn)品制造基地。葉甜春表示，面向2020年，集成電路裝備專項將圍繞傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求組織攻關(guān)，推動創(chuàng)新成果的規(guī)?；瘧?yīng)用，支持中國企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中建立起核心競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展，形成特色優(yōu)勢。
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