中芯國際：追逐芯片的強國之夢(mèng)

　　如果用一個(gè)詞來(lái)概括中芯國際和吳漢明十多年的來(lái)路，那就是——逐夢(mèng)。

　　從與國際同業(yè)相差十幾年、六代產(chǎn)品技術(shù)的差距，到相差兩三年、一至二代產(chǎn)品技術(shù)的差距，這是中芯國際人無(wú)數個(gè)不舍晝夜的追趕換來(lái)的成就。

　　但這并不是終點(diǎn)，吳漢明和他背后的中芯國際也并未就此止步，因為他們心中有個(gè)屬于他們的中國夢(mèng)——芯片夢(mèng)。

　　意義非凡中國夢(mèng)即芯片夢(mèng)

　　2000年，“芯片教父”張汝京到美國硅谷作演講，他的“布道”成功地為中芯國際招來(lái)了一批擁躉，其中之一就是吳漢明。

　　據吳漢明回憶，當時(shí)中國的集成電路水平剛剛達到350納米，而國際上已經(jīng)達到130納米，并且開(kāi)始向90納米進(jìn)軍。張汝京當時(shí)說(shuō)，“中國集成電路一窮二白，還在低端上重復，你們應該為自己的國家做一點(diǎn)事情?！?/p>

　　張汝京的一番話(huà)無(wú)疑成功地在吳漢明心中激起波瀾：“當時(shí)我就覺(jué)得應該參加這樣的團隊?！薄@只是吳漢明最后的決定，這個(gè)決定是在近兩個(gè)月夜不能寐的輾轉反側之后作出的，為此付出的代價(jià)是放棄英特爾的工作、遠離親人和放棄美國永久居住權。

　　2000年，張汝京成功地從美國網(wǎng)羅到幾百個(gè)集成電路人才。他們回到國內，在中芯國際的大旗下白手起家開(kāi)始做中國自己的芯片，“天天干到十一二點(diǎn)是很平常的事情。有一次，晚上9點(diǎn)回家想到健身房鍛煉都覺(jué)得不好意思”。

　　不舍晝夜，是為了和時(shí)間賽跑。

　　“我國當時(shí)的集成電路技術(shù)在350納米，而國際上的主流技術(shù)已經(jīng)到了130納米。我們從0.18微米(180納米)切入，很快到跑到0.13微米，也就是130納米，跟世界先進(jìn)水平縮短到兩到三年。做出來(lái)以后，再做90納米……”吳漢明幾句話(huà)，就越過(guò)了幾代技術(shù)、十幾年的時(shí)間跨度。

　　成立至今，中芯國際已經(jīng)成長(cháng)為中國大陸規模最大、技術(shù)水準最高，世界排名第四的芯片代工企業(yè)。中芯國際作為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的航母，肩負著(zhù)將中國集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平發(fā)展到與國際相當的的重任，“中國夢(mèng)對我們IC業(yè)內來(lái)說(shuō)就是芯片夢(mèng)”——吳漢明和中芯國際人深知自己所肩負的責任之重，因此，他們一直不倦地追逐在圓夢(mèng)之路上。

　披星戴月追逐芯片強國夢(mèng)

　　集成電路技術(shù)40多年來(lái)一直按照摩爾定律規律發(fā)展，即每隔18個(gè)月技術(shù)更新一代。每一代技術(shù)的更新可使芯片集成度提高1倍，電路性能提高40%。由于單個(gè)硅片的平均工藝成本上升有限，新一代技術(shù)在提高集成電路性能的同時(shí)，可使相同功能電路的生產(chǎn)成本降低了50%，因此，首先采用新技術(shù)的公司將擁有性能和成本兩方面的競爭優(yōu)勢，這是推動(dòng)集成電路技術(shù)持續發(fā)展的原動(dòng)力。

　　吳漢明說(shuō)：“芯片業(yè)是搶時(shí)間的行業(yè)，我喜歡做有研究性質(zhì)的前沿技術(shù)，這也是必須搶時(shí)間的事情?！?/p>

　　吳漢明2000年加入中芯國際。2001年，吳漢明擔任技術(shù)研發(fā)中心先進(jìn)刻蝕部總監，負責0.13微米中的核心工藝刻蝕技術(shù)研發(fā)。當時(shí)國內的主流技術(shù)是鋁互連，沒(méi)有一家企業(yè)會(huì )做銅互連，“如果做不了銅互連，0.13微米以下的技術(shù)就做不了，就永遠進(jìn)不了納米時(shí)代。當時(shí)很辛苦，經(jīng)常一干就是凌晨?jì)扇c(diǎn)……”

　　功夫不負有心人，兩年后，中芯國際率先在中國實(shí)現了銅互連。

　　“130納米做出來(lái)后，跟世界先進(jìn)水平的差距縮短到兩到三年，再做90納米。按照摩爾定律，兩年跨一個(gè)技術(shù)帶，我們到2005年和2006年開(kāi)始做65納米;65納米做了兩年后，開(kāi)始做45、40納米;2010年前后開(kāi)始做32、28納米，現在積極策劃做22納米?！?/p>

　　“這個(gè)產(chǎn)業(yè)不往前走就死掉，沒(méi)有其他選項!”

　　一年又一年爭分奪秒地追趕，一代接一代接力賽一樣地跨越。在國家02重大專(zhuān)項的支持下，吳漢明和他的同仁瞄準國際頂尖技術(shù)水平，系統地分析了世界集成電路產(chǎn)業(yè)主流技術(shù)發(fā)展走勢，確定了項目基本技術(shù)路線(xiàn)和實(shí)施方案，包括制訂總體項目預算、工藝流程、設計規則和項目最終目標等。安排項目研發(fā)的總體進(jìn)度并監督實(shí)施情況，以企業(yè)量產(chǎn)為目標，組織協(xié)調各個(gè)研究所和高校產(chǎn)學(xué)研部門(mén)的合作。

　　作為國家02重大專(zhuān)項《65-45-32納米成套工藝》的項目主持人，為了使項目如期完成，吳漢明和他的技術(shù)團隊可謂傾注了大量心血，一個(gè)技術(shù)代的突破，需要成百上千的技術(shù)參數的改變，需要幾萬(wàn)次的實(shí)驗，實(shí)驗過(guò)程中還持續不斷出現新的難點(diǎn)和問(wèn)題。

　　他們參與并見(jiàn)證了中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及歷史軌跡。中芯國際的納米技術(shù)也在他們的手中接連跨越6個(gè)技術(shù)代：130納米、90納米、65納米、45納米、32納米、22納米……我國集成電路芯片制造真正進(jìn)入了納米時(shí)代。

　　“技術(shù)上的困難很多。每跨越一代技術(shù)，通常約1/4的技術(shù)是以前沒(méi)有做過(guò)的，而前面做過(guò)的成熟技術(shù)也需要在新的工藝條件中重新改良(know-how)。這些東西是買(mǎi)不到的，只有自己去摸索。我們做65納米，總共做了三萬(wàn)多片實(shí)驗才把它開(kāi)發(fā)出來(lái)，僅成本就有十幾億元。最大的挑戰是新的鎳化硅材料進(jìn)來(lái)以后卡住了，項目有兩個(gè)多月沒(méi)有進(jìn)展。最后在無(wú)數次反復試驗下，我們才發(fā)現是預清洗方法不對，工藝參數沒(méi)調好?！本瓦@樣，65納米在完全獨立自主研發(fā)下，幾百個(gè)人用了近四年完成。

　　“第二個(gè)困難便是研究經(jīng)費。每一代新的技術(shù)的研發(fā)引入新的材料進(jìn)來(lái)，研發(fā)成本就會(huì )增加50%，這1/4的新技術(shù)就需要一批新設備來(lái)實(shí)現，而一臺設備幾億元人民幣，投入很大。中芯國際每年已經(jīng)投入兩三億美元來(lái)做研發(fā)，但要趕上國際領(lǐng)先水平還是不夠。行業(yè)技術(shù)往前走，需要技術(shù)和資金的及時(shí)跟進(jìn)，如果你今天不做，明天就會(huì )更辛苦。近年來(lái)國家重大專(zhuān)項對我們給予了持續的大力支持，對中芯國際的成長(cháng)也起了一個(gè)非常重要的作用?！?/p>

　　吳漢明說(shuō)，要想在集成電路領(lǐng)域超越世界先進(jìn)水平，就像體操全能，僅一兩個(gè)參數超越不能算超越，只有幾百個(gè)參數拿出來(lái)，都是世界先進(jìn)水平，這才是超越?！拔覀兯f(shuō)的超越是整體的。我們有些研究報道，某一個(gè)參數達到世界先進(jìn)水平，做科研可以認為是成果，我們做產(chǎn)業(yè)卻不可以看單一參數。從事產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)要更加務(wù)實(shí)才好?！?/p>

　　為了實(shí)現在集成電路上的“體操全能”，十幾年來(lái)中芯國際將人才工作作為企業(yè)的重中之重，以平臺和技術(shù)優(yōu)勢，用先進(jìn)科學(xué)的管理理念和激勵措施，吸引和培養了一批優(yōu)秀的集成電路專(zhuān)業(yè)人才。

　　目前中芯國際擁有國內最先進(jìn)的集成電路工藝技術(shù)研發(fā)中心，有研發(fā)人員近800名，其中博士40人，碩士250人。公司從海外引進(jìn)了近600名高端人才，旨在建設具有國際化管理理念和技術(shù)水平的團隊，形成人才的集聚效應，同時(shí)大力培養本土人才，工程師本土化程度已達95%以上。

　　為了建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導向、產(chǎn)學(xué)研結合的技術(shù)創(chuàng )新體系，中芯國際在北京建立了“中芯國際產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合實(shí)驗室”。最近，中芯國際在上海成立了“集成電路先導技術(shù)研究院”開(kāi)展20~14納米的芯片制造技術(shù)研發(fā)，主要功能為“建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導向、產(chǎn)學(xué)研結合的技術(shù)創(chuàng )新平臺”。

　　“中芯國際有一個(gè)很好的領(lǐng)導班子，有一支世界級的研發(fā)團隊，有富于奉獻精神的員工，在中國巨大市場(chǎng)的支撐下，沒(méi)有理由走不下去。我們用14年走了6代技術(shù)，都是成功的，這就相當于一支紅軍團的精神和傳統，人員可以更換，傳統精神永在。我們有著(zhù)銳意創(chuàng )新、趕超先進(jìn)的優(yōu)良傳統，已經(jīng)積累了寶貴的經(jīng)驗，再加上近兩年越來(lái)越大的政策扶植力度，有了國家從設計制造、設備、材料等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上對我國集成電路產(chǎn)業(yè)的整體支撐，相信我們一定能夠不負重托?！?/p>

　　這個(gè)團隊肩負著(zhù)中國集成電路產(chǎn)業(yè)最尖端技術(shù)向前發(fā)展的重任，肩負著(zhù)國家政府以及產(chǎn)業(yè)的期望，他們正躊躇滿(mǎn)志，向更為先進(jìn)的技術(shù)節點(diǎn)進(jìn)發(fā)，接受更大的技術(shù)挑戰。

　　承上啟下 奏響產(chǎn)業(yè)最強音

　　集成電路技術(shù)作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎和核心，是關(guān)系國民經(jīng)濟發(fā)展命脈的關(guān)鍵技術(shù)，其技術(shù)水平已成為國際競爭焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國家或地區綜合實(shí)力的重要標志。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游為集成電路設計、晶圓制造、封裝、測試，下游為電子產(chǎn)品制造。其中，集成電路設計是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心，為集成電路制造產(chǎn)品提供設計版圖;晶圓制造、封裝和測試則為集成電路設計提供加工服務(wù)。

　　集成電路為人們的生活帶來(lái)了無(wú)窮益處，它不僅廣泛應用于航空航天、人造衛星等高科技領(lǐng)域，還在日常生活中扮演著(zhù)日益重要的角色：醫學(xué)上的核磁共振儀，日常用的收音機、電視機、洗衣機、微波爐、電冰箱、電子表、手機等等里面的核心控制設備都是集成電路，可以說(shuō)無(wú)處不在。

　　進(jìn)入電子信息時(shí)代，它的影響日益突出。如今，集成電路產(chǎn)值已達到每年約3000億美元的規模，可以拉動(dòng)幾萬(wàn)億美元的電子產(chǎn)業(yè)，其戰略地位不言而喻。作為中國集成電路產(chǎn)業(yè)先鋒的中芯國際，必然不會(huì )將如此巨大的市場(chǎng)拱手讓人。

　　本著(zhù)一步一個(gè)腳印，掌握核心技術(shù)，技術(shù)延伸一代，研發(fā)一代，成熟一代，產(chǎn)業(yè)化一代的宗旨，國際化企業(yè)的基因使得其科研成果轉換率達100%。中芯國際不僅實(shí)現了集成電路技術(shù)上的追趕，同時(shí)也將自己打造成中國集成電路的產(chǎn)業(yè)化航母。

　　在國家02科技重大專(zhuān)項的支持下，以吳漢明主持的國家科技進(jìn)步獎二等獎“超大規模集成電路65-40納米成套產(chǎn)品工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目為例。

　　2008年，國際上領(lǐng)先的芯片代工企業(yè)開(kāi)始采用65納米量產(chǎn)技術(shù)、45納米技術(shù)的研發(fā)工作開(kāi)始啟動(dòng)。

　　集成電路技術(shù)進(jìn)入65~40納米技術(shù)節點(diǎn)后，呈現出一系列新的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，如浸沒(méi)式光刻技術(shù)、低K/Cu互連技術(shù)、光學(xué)近鄰效應校正(OPC)等可制造性設計技術(shù)、新型超薄柵氧工藝、應變硅技術(shù)、Ni基硅化物自對準淺結技術(shù)，以及包括新物理效應和工藝因素的器件模型和可靠性評測技術(shù)等的引入成為必需，技術(shù)研發(fā)難度和對創(chuàng )新的需求進(jìn)一步加大。

　　面對國內外市場(chǎng)，2006年由中芯國際牽頭，依托中芯國際研發(fā)團隊和12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)并聯(lián)合高校研究所，組織了近千人的產(chǎn)學(xué)研團隊，投入了37億多元人民幣，經(jīng)過(guò)大量理論研究和3萬(wàn)多次工藝實(shí)驗，開(kāi)發(fā)了數千步自主創(chuàng )新的工藝步驟，最后通過(guò)集成創(chuàng )新研發(fā)出國內領(lǐng)先、世界先進(jìn)的65~40納米產(chǎn)品大生產(chǎn)成套工藝。同時(shí)，開(kāi)發(fā)了相應的設計65~40納米的模型和IP庫，建立了擁有自主知識產(chǎn)權的低功耗、通用和射頻混合信號(RF)產(chǎn)品工藝平臺，實(shí)現了世界IC代工先進(jìn)主流技術(shù)65~40納米的大規模生產(chǎn)。

　　其成果創(chuàng )新性程度為行業(yè)內罕見(jiàn)。他們申報了發(fā)明專(zhuān)利2000多項(已授權1000多項)，軟件著(zhù)作權5項，在國際核心刊物和會(huì )議發(fā)表論文50余篇，并掌握了一系列技術(shù)細節秘密：65/55納米成套工藝技術(shù)研究在國內大生產(chǎn)線(xiàn)上首次實(shí)現了應變硅、鎳化硅、源漏組合注入等關(guān)鍵核心技術(shù)，集成度超過(guò)每平方厘米10億個(gè)晶體管。45/40納米成套工藝技術(shù)研究在國內大生產(chǎn)線(xiàn)上首次實(shí)現了浸沒(méi)式光刻、超低K介質(zhì)銅互連等技術(shù)，完全自主研發(fā)了氟離子退火技術(shù)，通過(guò)與高校研究所的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同，建立了解析集成電感模型，首次發(fā)現了工作周期漲落會(huì )影響器件老化過(guò)程中的動(dòng)態(tài)漲落特性。國內首次實(shí)現了可制造設計(DFM)產(chǎn)業(yè)應用技術(shù)，研發(fā)了在大生產(chǎn)條件下的產(chǎn)品良率提升等技術(shù)。同時(shí)，在高端產(chǎn)品的集成電路大生產(chǎn)線(xiàn)上首次驗證并采用了國產(chǎn)關(guān)鍵工藝裝備和國產(chǎn)材料。本項目技術(shù)創(chuàng )新成果眾多且呈系統化，極大地提升了我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的整體競爭力。

　　項目的技術(shù)創(chuàng )新，是在吸收國內多年的集成電路研究成果的基礎上取得的持續創(chuàng )新，是在吸收國內外先進(jìn)技術(shù)的基礎上開(kāi)展的集成創(chuàng )新，是在聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研用各界的力量取得的群體創(chuàng )新，是在面向應用和市場(chǎng)基礎上取得的產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新。65~40納米超大規模集成電路成套工藝項目成果標志著(zhù)我國集成電路制造技術(shù)成功進(jìn)入納米時(shí)代，躋身于世界集成電路生產(chǎn)制造的先進(jìn)主流行列。

　　基于項目45/40納米工藝的研發(fā)成果，為解決45/40納米產(chǎn)能不足的瓶頸、抓住市場(chǎng)機遇，同時(shí)為了更加先進(jìn)的產(chǎn)能有發(fā)展空間，2012年5月15日，中芯國際北京公司啟動(dòng)了二期項目，確定投資72億美元建設兩條月產(chǎn)能各為3.5萬(wàn)片、技術(shù)水平為40~28納米的12英寸集成電路生產(chǎn)線(xiàn)。時(shí)任北京市市委書(shū)記劉淇、市長(cháng)郭金龍等領(lǐng)導出席簽字儀式。2012年9月25日，中芯國際二期項目破土動(dòng)工，舉行奠基儀式，北京市市長(cháng)王安順等領(lǐng)導出席奠基儀式。

　　技術(shù)創(chuàng )新帶來(lái)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的井噴效應：項目技術(shù)指標達到了國際行業(yè)標準，通過(guò)國際主流客戶(hù)和國內頂尖客戶(hù)的認證，并取得批量產(chǎn)品定單，表明技術(shù)指標達到IC代工先進(jìn)主流水平。65~40納米技術(shù)自量產(chǎn)以來(lái)，至2012年12月31日，累計銷(xiāo)售IC產(chǎn)品42億元人民幣。

　　該研發(fā)成果跨越式地提升了我國IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，標志著(zhù)我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)躋身世界前沿。中芯國際65~40納米生產(chǎn)線(xiàn)為國內集成電路裝備制造和材料工藝驗證提供大生產(chǎn)條件支持，這是我國集成電路產(chǎn)業(yè)內首次300毫米裝備在大生產(chǎn)線(xiàn)上開(kāi)展工藝驗證，使得國內設備材料經(jīng)過(guò)驗證之后，得到了國際產(chǎn)業(yè)界的認可，開(kāi)始了商業(yè)銷(xiāo)售，不僅中芯國際還有其他國際集成電路制造企業(yè)都開(kāi)始采購中國設備材料供應商的產(chǎn)品。這不僅打破了我國集成電路生產(chǎn)線(xiàn)歷來(lái)完全由國外進(jìn)口設備的壟斷，還使得我國的裝備材料走向了國際市場(chǎng)。中芯國際與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合和互動(dòng)，推動(dòng)國有設備、材料等高端制造業(yè)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結構調整。

　　吳漢明說(shuō)：“65 ~ 40納米成套工藝成果最大的價(jià)值在于它對產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)，有了這個(gè)高端工藝，就可以支撐國內設計公司的設計產(chǎn)品，上游的很多國產(chǎn)材料和下游的裝備制造也有了相應的工藝支撐。這是一個(gè)承前啟后的核心支撐，有了它，整個(gè)中國制造的產(chǎn)業(yè)鏈就出來(lái)了。沒(méi)有這個(gè)層次，中國的制造業(yè)也上不去。它是對于國內集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的整體提升?！?/p>

　　而此后做的32/28納米，在吳漢明看來(lái)，更具有“里程碑式的意義”。

　　“28納米之所以是里程碑，難的是它的心臟部分。新一代芯片要求工作電流增大，但漏電量更小，這兩者是矛盾的，用傳統的工藝做不下來(lái)，必須用高K金屬柵工藝技術(shù)才可以實(shí)現。應變材料的替換，性能的提高，包括產(chǎn)品的可靠性設計都要重新做一遍?，F在國內設計公司的28納米芯片都是在國外加工的，而國內市場(chǎng)最大的4G芯片，其核心就是28納米。突破了這項技術(shù)，我們就可以把4G芯片全部國產(chǎn)化。所以時(shí)間對我們很重要，沒(méi)白天黑夜也要做出來(lái)?！敝档酶吲d的是，中芯國際的28納米技術(shù)得到了世界龍頭設計企業(yè)高通的認可，將他們的驍龍410處理器芯片交予中芯國際生產(chǎn)。

　　“把4G芯片全部國產(chǎn)化”，這是一批中芯人澎湃著(zhù)的中國心，為了這一心聲，他們矢志不渝地追尋、超越，只為那一片片小小的“中國芯”。

　　這個(gè)里程碑也并不是終點(diǎn)。在他的同行為28納米兢兢業(yè)業(yè)的時(shí)候，吳漢明在國家“863”項目的支持下，已經(jīng)啟動(dòng)14納米及以下的先導關(guān)鍵工藝研究，為未來(lái)5G技術(shù)中的芯片制造工藝作前瞻性的探索。

　　在第十二屆全國人民代表大會(huì )第三次會(huì )議上，李克強總理在政府工作報告中提到：“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計劃，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等與現代制造業(yè)結合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融健康發(fā)展，引導互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場(chǎng)。國家已設立400億元新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng )業(yè)投資引導基金，要整合籌措更多資金，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新加油助力?！?/p>

　　這是“互聯(lián)網(wǎng)+”概念在政府工作報告中的首次現身，第一次納入國家經(jīng)濟的頂層設計，對于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，乃至中國經(jīng)濟社會(huì )的創(chuàng )新發(fā)展意義重大。

　　對于集成電路產(chǎn)業(yè)而言，它無(wú)疑吹響了進(jìn)攻號角，這是歷史的使命，也是時(shí)代的強音。