對話(huà)中國集成電路創(chuàng )新聯(lián)盟理事長(cháng)曹健林：重新定義中國的集成電路發(fā)展路徑

近年來(lái)，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國越來(lái)越重視的戰略性產(chǎn)業(yè)，尤其在我國，集成電路產(chǎn)業(yè)受到了前所未有的關(guān)注，并在政策、技術(shù)和資本的推動(dòng)下獲得了蓬勃發(fā)展。據中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )統計，2022 年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額 12006.1 億元。其中，設計業(yè)銷(xiāo)售額為 5156.2 億元；制造業(yè)銷(xiāo)售額為 3854.8 億元；封測業(yè)銷(xiāo)售額 2995.1 億元，設計業(yè)、制造業(yè)、封測業(yè)占比分別為 42.9%、32.1%、24.9%。根據國家統計局公布數據顯示，2014 年中國集成電路產(chǎn)量為 1015.53 億塊，2022 年中國集成電路產(chǎn)量為 3241.9 億塊，年產(chǎn)量已經(jīng)翻了三倍。全產(chǎn)業(yè)鏈都在行動(dòng)。

在國內集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，國際環(huán)境日趨錯綜復雜，集成電路產(chǎn)業(yè)開(kāi)始成為大國競爭的戰略焦點(diǎn)。美國頻頻發(fā)起芯片「禁令」，陸續出臺《2022 年美國競爭法案》《芯片和科學(xué)法案》及相關(guān)行政令，希望通過(guò)巨額產(chǎn)業(yè)補貼和限制出口、投資的「霸王條款」，推動(dòng)芯片制造等集成電路產(chǎn)業(yè)「回流」本國。

當前，世界百年未有之大變局加速演變，中國集成電路產(chǎn)業(yè)正處于機遇和挑戰并存的新時(shí)期。在第七屆國際先進(jìn)光刻技術(shù)研討會(huì )期間，中國集成電路創(chuàng )新聯(lián)盟理事長(cháng)曹健林研究員接受了半導體產(chǎn)業(yè)縱橫采訪(fǎng)。作為產(chǎn)業(yè)界的資深專(zhuān)家，他深刻解讀了當前全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的難題，闡釋了我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，以及光刻產(chǎn)業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展。

全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨哪些難題和機遇？

1950 年代，集成電路的誕生正式開(kāi)啟了「硅器時(shí)代」，從此拉開(kāi)了全球半導體產(chǎn)業(yè)的序幕。此后，半導體產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，在摩爾定律的推動(dòng)下，芯片的復雜指數增加。半導體產(chǎn)業(yè)具有明顯的全球化特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈涉及芯片設計、材料、裝備、制造等多個(gè)環(huán)節，供應鏈長(cháng)、具有競爭優(yōu)勢的上下游企業(yè)分布在全球不同國家，全球化成為半導體產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展的重要推動(dòng)力。

隨著(zhù)《美國芯片法案》、《歐洲芯片法案》的推出，半導體芯片的「去全球化」趨勢愈發(fā)明顯。復雜的國際政治經(jīng)濟環(huán)境，使得半導體發(fā)展面臨了前所未有的難題。曹健林表示，全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現在碰到最大的問(wèn)題是「逆全球化」。

半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，包括研究、產(chǎn)業(yè)甚至基礎理論都帶有明顯的全球化特征。發(fā)展中國家，比如中國是最大的應用市場(chǎng)；發(fā)達國家，比如美歐日等具備基礎理論的研究、先進(jìn)技術(shù)的研究?，F在，一些發(fā)達國家想要打破現有格局，這對于中國集成電路的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。但同時(shí)，曹健林強調，半導體產(chǎn)業(yè)具有應用牽引、需求牽引特征，需求牽引就是靠最大的市場(chǎng)需求。只有市場(chǎng)大了，才能產(chǎn)生足夠增量需求，進(jìn)而牽引和推動(dòng)基礎研究和技術(shù)研發(fā)。在技術(shù)突破后，進(jìn)行擴大生產(chǎn)，解決擴大生產(chǎn)、降低成本中碰到的問(wèn)題，從而推動(dòng)半導體技術(shù)的整體進(jìn)步。

現在有些發(fā)達國家把半導體產(chǎn)業(yè)「政治化」，不想分工協(xié)作了，那就迫使像中國這樣的發(fā)展中國家加大「補短板」的力度。一方面，一些特定領(lǐng)域的封鎖對于中國目前的發(fā)展是有影響，如高端裝備、材料和關(guān)鍵技術(shù)；另一方面，這種封鎖促進(jìn)了中國人自力更生、自立自強。如果說(shuō)，中國原來(lái)科學(xué)技術(shù)的自立自強屬于期望有一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，現在有人「逼著(zhù)」我們這么做，大大提升整個(gè)業(yè)界在這一點(diǎn)上的共識和奮進(jìn)。

曹健林感慨道：「我以前在這個(gè)領(lǐng)域從事科學(xué)和技術(shù)的研究，后來(lái)從事科技的管理，再后來(lái)做全國的應用推廣。我深深的感到，這種國外的封鎖固然給我們造成了一時(shí)的影響，但它更是激發(fā)了中國人民的斗志，特別是要實(shí)現科技自立自強的共識空前高漲。對于國內集成電路行業(yè)來(lái)說(shuō)，很多領(lǐng)域的環(huán)境是變好了。原來(lái)最大的問(wèn)題是『沒(méi)有人愿意干』，不是沒(méi)有興趣，是怕興趣得不到承認和支持?！?/p>

今天的科技發(fā)展有兩個(gè)明顯的特征：第一，一旦一個(gè)國家具備一定的經(jīng)濟基礎，這個(gè)國家的人民銳意創(chuàng )新進(jìn)取，那么任何人阻擋不了發(fā)展科學(xué)技術(shù)的歷史進(jìn)程。第二，現代科技一大特點(diǎn)在于可學(xué)習、可復制、可站在前人的基礎上繼續向前走。中國有全球最大的市場(chǎng)、有全球最多的人口、還有全球最大的有效需求。這樣的情況下一定會(huì )激勵更多的人去研究新的技術(shù)、去創(chuàng )造新的產(chǎn)品。同時(shí)我們還有全球最大的人才培養基地，全球最多的工學(xué)院、理學(xué)院，全球最多讀工科、理科的學(xué)生，這些資源是不屬于某些國家，也不受某些國家控制的。

「卡脖子」問(wèn)題背后的實(shí)質(zhì)和突破路徑

盡管?chē)鴥劝雽w產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很快，但在發(fā)展中還存在短板，如高端芯片、材料、設備自給率低等問(wèn)題。

在提及我國集成電路還存在哪些「卡脖子」問(wèn)題時(shí)，曹健林表示：「卡脖子」問(wèn)題是很多的，專(zhuān)業(yè)隊伍的人每天在考慮的都是「卡脖子」問(wèn)題。但我們有很好的前景，對解決這些問(wèn)題應該有信心?！?strong>「卡脖子」問(wèn)題背后還表現為「路徑依賴(lài)」。一是中國走的路都是發(fā)達國家走過(guò)的路，路徑依賴(lài)有一定的歷史必然性。當你什么都不知道、白手起家的時(shí)候，一定要學(xué)習人家的發(fā)展軌跡，有人成功至少證明這條路徑是行得通的。二是剛剛起步的時(shí)候必須靠現有市場(chǎng)取得回報，才能保證可持續發(fā)展，如果一上來(lái)就標新立異，難以得到市場(chǎng)認可。

在評價(jià)路徑依賴(lài)上，曹健林談到：「在這條路上，我們走的其實(shí)是不錯的，現在在集成電路終端產(chǎn)品的市場(chǎng)上，無(wú)論是顯示、通訊、電動(dòng)汽車(chē)，很多都是中國造的。當然，這其中一些關(guān)鍵元器件還有瓶頸。我們的強項是產(chǎn)品應用和制造，我們的弱項是關(guān)鍵元器件、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵裝備。當我們把弱項都補上后，我們要開(kāi)創(chuàng )中國自己的發(fā)展道路，打破路徑依賴(lài)。換句話(huà)說(shuō)，等中國真的把材料、裝備、關(guān)鍵工藝等短板都補齊后，我們一方面可以在原來(lái)的路徑上繼續探索，另一方面可以自己重新定義發(fā)展路徑?？傊?，全球化是一定要走下去的，有人不愿意走了，那我們就再開(kāi)一條路?！?/strong>

對于未來(lái)需要重點(diǎn)關(guān)注的創(chuàng )新技術(shù)和未來(lái)應用，曹健林舉例，「現在的應用有很多，比如中國的新能源、電動(dòng)汽車(chē)、超遠距離輸電等，都是集成電路新的、非常廣闊的應用領(lǐng)域?！?/p>

除了業(yè)界的關(guān)注，在談到半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，曹健林對大眾的關(guān)注提了兩點(diǎn)建議：第一，給中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展一定的容忍度。在發(fā)展的過(guò)程中要允許失敗。因為一條新路在走的時(shí)候，總會(huì )碰到一些挫折。面對這些挫折，希望無(wú)論是政府還是公眾都可以給一些理解。第二，給予持續、長(cháng)期的支持。盡管中國是最大的市場(chǎng)，國內還有關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設備的問(wèn)題，如果國產(chǎn)材料和設備馬上投入市場(chǎng)，可能短時(shí)間內還無(wú)法獲得市場(chǎng)的信任，需要政府、風(fēng)險投資機構等方面的支持?？傊?，需要給一點(diǎn)時(shí)間，讓國內的集成電路產(chǎn)業(yè)成長(cháng)起來(lái)。

我國該如何抓住機遇和迎接挑戰？

在進(jìn)入 14nm 以下先進(jìn)節點(diǎn)之后，晶體管密度的增速在放緩，芯片主頻的提升速度變慢，性能的改善越來(lái)越難。摩爾定律的發(fā)展放緩，先進(jìn)制程工藝逐漸逼近物理極限，進(jìn)一步縮小特征尺寸變得特別困難。

進(jìn)入后摩爾時(shí)代，集成電路發(fā)展會(huì )面臨更多挑戰。在半導體產(chǎn)業(yè)不斷探索新技術(shù)的今天，對于我國該如何抓住機遇、迎接挑戰的問(wèn)題。曹健林說(shuō)到：「預測未來(lái)是很難的，但短期可以看到的有兩點(diǎn)：第一點(diǎn)，未來(lái)應用的面會(huì )更廣。今后，無(wú)論在能源、交通、農業(yè)等領(lǐng)域，相信半導體都會(huì )有越來(lái)越多的應用。第二點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中還會(huì )持續降低成本，在應用上會(huì )出現專(zhuān)用和多用結合。也就是說(shuō)，除通用芯片外，將出現更多的專(zhuān)用芯片，它沒(méi)有非常復雜的能力，但某項專(zhuān)有功能性能非常突出。比如說(shuō)智慧家居的傳感器，這種傳感器也是半導體的應用領(lǐng)域，這方面的應用也會(huì )越來(lái)越多。

聚焦攻堅領(lǐng)域，現在中國光刻產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展如何？

光刻是芯片制造過(guò)程中最重要、最復雜也最昂貴的工藝步驟之一，其成本占總生產(chǎn)成本的 30% 以上。光刻機也是光刻工藝中最貴的半導體設備。ASML 是全球最大的光刻機制造商，同樣也是唯一一家能夠制造 EUV 光刻機的廠(chǎng)商。2019 年開(kāi)始，美國就禁止 ASML 將 EUV 光刻機出口至中國。近年來(lái)，美國對于光刻機不斷的收緊限制，今年 6 月，不止 EUV 光刻機，包括最新型號的深紫外光刻設備也不允許出口到中國。到了 10 月，美國再次更新出口新規，其 1980Di 深紫外光光刻機（DUV）對一些中國大陸晶圓廠(chǎng)禁止出口。

談及中國的光刻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，曹健林談到，「世界前沿的光刻技術(shù)，比如說(shuō) 3nm、5nm 等是使用 EUV 光刻、短波長(cháng)的光刻實(shí)現，這是需要學(xué)科基礎的，比如說(shuō)工程光學(xué)、精密器件、自動(dòng)控制、材料的基礎，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展可以說(shuō)中國已基本具備了這些學(xué)科基礎。目前，我國發(fā)展先進(jìn)光刻技術(shù)的主要障礙是缺少工程經(jīng)驗，缺乏實(shí)踐機會(huì )。過(guò)去，我們比較相信全球化，ASML、尼康、佳能制造光刻機，國內購買(mǎi)光刻機進(jìn)行芯片制造?，F在不賣(mài)我們光刻機，那就需要自己制造，這就需要工程基礎。換句話(huà)說(shuō)，要把裝備做好并能大量應用是需要時(shí)間的。這方面的確是我們的弱項，我們剛剛起步，時(shí)間還不是很長(cháng)，也就 15 年左右?！?/p>

采訪(fǎng)最后，曹健林很樂(lè )觀(guān)的說(shuō)到：「未來(lái)，他們做過(guò)的事，我們都會(huì )做出來(lái)?！?/strong>

中國半導體產(chǎn)業(yè)道阻且長(cháng)，行則將至！