四年艱苦攻關(guān) 中國22納米半導體工藝獲重大突破

　　說(shuō)起先進(jìn)的半導體工藝，Intel、IBM、臺積電、三星電子這些耳熟能詳的名字肯定會(huì )立刻出現在大家的腦海中，而因為各方面的限制，國內在這方面的差距還非常非常大，只有中芯國際能拿得出手，但也總比國外落后幾個(gè)時(shí)代。

　　不過(guò)據《中國科學(xué)報》最新消息，中國科學(xué)院微電子研究所集成電路先導工藝研發(fā)中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)先導工藝研發(fā)中心)通過(guò)4年的艱苦攻關(guān)，在22納米關(guān)鍵工藝技術(shù)先導研究與平臺建設上，實(shí)現了重要突破，在國內首次采用后高K工藝成功研制出包含先進(jìn)高K/金屬柵模塊的22納米柵長(cháng)MOSFETs，器件性能良好。

　　由于這一工作采用了與工業(yè)生產(chǎn)一致的工藝方法和流程，具備向產(chǎn)業(yè)界轉移的條件，因而對我國集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級形成了具有實(shí)際意義的推動(dòng)作用。同時(shí)，該先導工藝研發(fā)中心建成了一個(gè)能夠開(kāi)展22納米及以下技術(shù)代研發(fā)的工藝平臺。

　　這標志著(zhù)，我國也加入了高端集成電路先導工藝研發(fā)的國際俱樂(lè )部。

　　4年艱苦攻關(guān)中國22納米半導體工藝獲重大突破

　　優(yōu)勢互補“穿插偵察”齊上陣

　　4位“千人計劃”、5位中科院百人計劃，30多位工業(yè)界核心的工程師團隊……先導工藝研發(fā)中心擁有這樣一支令人艷羨的國際化研發(fā)團隊。

　　“我們整個(gè)項目團隊在構架上做得比較好。海歸跟本土團隊結合得水乳交融，形成優(yōu)勢互補。”該中心主任趙超表示。

　　2009年，在國家科技重大專(zhuān)項02專(zhuān)項的支持下，微電子所成團隊引進(jìn)了一大批海歸，建成了擁有200多名研發(fā)人員的集成電路先導工藝研發(fā)中心。

　　楊世寧、朱慧瓏、趙超、閆江4位“千人”在磨合中迅速形成優(yōu)勢互補的決策團隊，在4年艱苦的攻關(guān)中擰成一股繩，打出了漂亮的短傳配合。

　　例如，楊世寧原是中芯國際的首席運營(yíng)官，現任中科院微電子所所長(cháng)執行顧問(wèn)一職。他具有非常豐富的產(chǎn)業(yè)化運營(yíng)經(jīng)驗，是一個(gè)“會(huì )做減法的人”，能始終把握主干，而將枝枝葉葉修剪掉，使項目迅速有效率地直奔目標。

　　先導工藝研發(fā)中心的首席科學(xué)家和項目首席專(zhuān)家朱慧瓏，是來(lái)自IBM的引領(lǐng)發(fā)明家和發(fā)明大師，主要負責整體技術(shù)路線(xiàn)的制定和布局，在器件物理、工藝研發(fā)、TCAD和知識產(chǎn)權布局等發(fā)揮主導作用。他身先士卒，在項目中完成了200多項專(zhuān)利申請。

　　趙超曾在世界著(zhù)名的研發(fā)中心IMEC從事了10多年研發(fā)工作，其研發(fā)領(lǐng)域涵蓋集成電路前道工藝和后道工藝，對8英寸、12英寸工藝線(xiàn)上多個(gè)技術(shù)代工藝研發(fā)有較全面的經(jīng)驗。

　　2011年，他受命擔任先導工藝研發(fā)中心主任一職，負責中心的行政領(lǐng)導工作;同時(shí)，作為項目的副首席專(zhuān)家，他負責工藝平臺的建設工作，對研發(fā)中心整體建設付出了大量的艱苦勞動(dòng)。

　　閆江則擁有在英飛凌公司美國研發(fā)部10年的工業(yè)界研發(fā)經(jīng)驗。他曾參與和負責了從90納米、65納米、45納米和32納米技術(shù)代的產(chǎn)品研發(fā)項目。作為項目的副首席專(zhuān)家，他負責工藝整合子課題的領(lǐng)導工作，帶領(lǐng)著(zhù)30多名工程師沖鋒在第一線(xiàn)。

　　對于先導工藝研發(fā)中心的使命，幾位“千人計劃”專(zhuān)家有著(zhù)一致的認識：“我們是國家集成電路工藝研發(fā)戰役中的‘穿插部隊’和‘偵察部隊’”。

　　朱慧瓏解釋道：“穿插部隊的特點(diǎn)和任務(wù)就是：一要效率高，二要能占領(lǐng)戰略要地。”先導工藝研發(fā)中心作為穿插部隊，它的一個(gè)優(yōu)勢就是快速、靈活，可以先于工業(yè)界的“大部隊”插入敵后，并用專(zhuān)利布局的方法占領(lǐng)與其投入相稱(chēng)的戰略要地。

　　壓力山大時(shí)間節點(diǎn)見(jiàn)真章

　　“4年之前，對22納米項目能否成功有著(zhù)各種各樣的猜測。對此，我們非常理解，畢竟這是一個(gè)難度極大的項目。”趙超說(shuō)。

　　在此之前，我國曾有過(guò)幾次建設集成電路研發(fā)中心的努力，但都沒(méi)有達到預期戰略目標。面對國家數億元的大投入和高期待，以及業(yè)界同行們的高度關(guān)注，幾位“千人計劃”專(zhuān)家承受著(zhù)巨大壓力。

　　“做這項大工程，我們有一兩年都睡不好覺(jué)，‘壓力山大’啊!”趙超在回憶道，“你能明顯感到別人質(zhì)疑的目光，卻無(wú)法解釋。我們真有點(diǎn)像挖山的愚公，只能希望用勞作來(lái)感動(dòng)上天。”

　　在2012年4月，當第一個(gè)驗證工藝設備器件研制出來(lái)時(shí)，團隊所有人都擠在那小小的示波器前等待結果。

　　當在看到驗證的原理器件出來(lái)的那一剎那，在場(chǎng)的所有人都“眼淚汪汪”的。

　　這項工程不僅面臨著(zhù)從無(wú)到有的技術(shù)難度，還面臨著(zhù)幾乎不可能完成的時(shí)間節點(diǎn)。

　　由于資金等現實(shí)問(wèn)題，閆江的工藝整合集成子課題的完成時(shí)間被迫由兩年時(shí)間縮短至7個(gè)月。

　　為了保證任務(wù)按時(shí)完成，閆江要保證每批次的流片實(shí)驗一次成功。為此，他與工藝線(xiàn)上的30多位工程師每天仔細地檢測各個(gè)工藝步驟是否符合設定的特性，將差錯的苗頭消滅在第一時(shí)間，保證每一步流片的質(zhì)量。

　　在7個(gè)月內，線(xiàn)上的工程師一度24小時(shí)連軸轉，片子從這個(gè)機臺出來(lái)就被抱著(zhù)跑向下一個(gè)機臺。就這樣，他們用15天跑完了全程近300道工藝步驟的流程，達到工業(yè)界研發(fā)的最快速度。

　　最終，6個(gè)批次的流片實(shí)驗全部一次成功，團隊按時(shí)完成了工藝整合集成的項目任務(wù)。

　　拉長(cháng)戰線(xiàn)為轉化生產(chǎn)作鋪墊

　　在談到團隊建設時(shí)候，海歸們不約而同地提到微電子所所長(cháng)葉甜春。

　　這批海歸以及從國內遴選出來(lái)的精兵強將，都是葉甜春一個(gè)一個(gè)挖來(lái)的，有的甚至是在別人的招聘會(huì )場(chǎng)上“劫來(lái)的”。

　　專(zhuān)家們表示，加盟團隊的一個(gè)重要原因正是因為葉甜春的感召力。微電子所副所長(cháng)陳大鵬是先導工藝研發(fā)中心的奠基人和研究所人才戰略最直接的執行者。經(jīng)他之手，一個(gè)一個(gè)海歸加入團隊，開(kāi)始發(fā)揮各自聰明才智的創(chuàng )業(yè)進(jìn)程。

　　正是這一廣攬人才的做法，帶來(lái)了科研理念更新和科研模式質(zhì)的改變。例如，朱慧瓏帶來(lái)了專(zhuān)利先行的思想，并為項目結出豐碩成果。先導工藝研發(fā)中心在項目過(guò)程中建立了自主知識產(chǎn)權帶動(dòng)的科研模式，始終堅持“專(zhuān)利先行”的戰略。

　　“過(guò)去，我國在知識產(chǎn)權建設上沒(méi)有合理的戰略布局，我們辛辛苦苦研發(fā)的技術(shù)早就被別人申報了專(zhuān)利。這樣，即使有自主研發(fā)，也做不到自主知識產(chǎn)權。”趙超感嘆道。

　　在該項目的執行過(guò)程中，微電子所與北京大學(xué)、清華大學(xué)、復旦大學(xué)以及中科院微系統所的聯(lián)合項目組完成了1369項專(zhuān)利申請，其中包括424項國際專(zhuān)利申請，為我國在集成電路領(lǐng)域掌握自主知識產(chǎn)權、取得國際話(huà)語(yǔ)權奠定了基礎。

　　先導工藝研發(fā)中心堅持“通過(guò)做項目錘煉團隊”的原則，建設成一個(gè)在科研人員、科研條件上堪稱(chēng)國際水平的平臺。

　　“通過(guò)這個(gè)項目，我們可以呈現給國家一支研究力量，而不單單是完成一項科研工作。”趙超如是說(shuō)。

　　建成的平臺對后續項目發(fā)展起到非常重要的作用，現在，中心正在著(zhù)手開(kāi)展16/14納米技術(shù)的研發(fā)。

　　“我們現在進(jìn)展得非常順利，在跑步追趕，差距不斷縮小。”趙超表示?，F在，先導工藝研發(fā)中心的研發(fā)效率和質(zhì)量管理系統都是工業(yè)化標準的，得到工業(yè)界研發(fā)伙伴的充分認可。

　　同時(shí)，項目對國家科技重大專(zhuān)項其他課題和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈起到了直接的支撐作用。“我們完成了專(zhuān)項交付的各項戰略任務(wù)。”趙超表示，“研發(fā)中心不僅在先導工藝技術(shù)研發(fā)上起到國家隊的作用，同時(shí)成為國產(chǎn)半導體裝備和材料的驗證基地、集成電路工程技術(shù)人才的培養基地和該領(lǐng)域的國際交流基地。”

　　下一步，該中心將加入專(zhuān)項部署的更大規模的“戰役”，把先導技術(shù)轉化成工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，為國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出更多貢獻。