为什么说集成电路是比航天还要高的高科技?
10月23日,在2018北京微电子国际研讨会暨IC WORLD大会专题论坛上,一个设问,发人深省。
众所周知,一颗芯片虽然只有指甲盖大小,上面却有数公里的导线和几千万根晶体管,可谓世界上最精密的雕刻术,它的一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。据数据统计,集成电路产品占到国家进口的14%,科技部重大专项办公室副巡视员邱钢表示,不管未来怎么发展,有多少变换应用,都离不开集成电路,国家集成电路大基金总经理丁文武则指出,发展集成电路产业是建设创新国家的必然选择。
那连续四次举办北京微电子国际研讨会和首届IC WORLD大会的北京亦庄,这个产业规模占北京市1/2的集成电路产业高地又有着什么样的实践道路,不止一次地吸引着大会落地呢?
坚持龙头带动
集成电路产业链不断延伸
紧邻北京亦庄综合展区,是中芯国际、中芯北方和北方集成电路技术创新中心搭建的展台,一项项创新成果展示了作为北京亦庄集成电路产业代表的科技实力,在集成电路综合体验区的大屏幕上,分9块区域显示中芯国际生产晶圆的过程。
“非常震撼,也是一次比较好的科普,以前只知道芯片,并没有什么概念,通过这次展会,对我们生活中常用到的电脑、手机、电视等产品中芯片的生产过程有了进一步了解。”来自区内企业的郭浩说。
集成电路是电子信息产品的核心,从握在手里的小小手机,到神州卫星遨游天际,都离不开集成电路在其中发挥关键作用。往大了说,发展集成电路产业,对转变经济发展方式、保障国家安全、提升综合国力都有重大的战略意义;往小了说,如今老百姓的衣食住行样样都离不开集成电路在其中发挥的作用。
中芯北方总经理张昕向记者介绍,最近几年,集成电路应用的各个领域都有了长足快速的发展,无论是超薄手机、大屏电视,还是闪存卡、VR传感器,新一代电子产品的生产和研发都少不了日益进步的集成电路技术,而在产业发展的同时,是产业链上下游企业共同努力的结果。
在他看来,制造业的核心地位体现出了中芯国际作为典型代表起到的“双肩挑”作用,一肩挑起国内的设计公司,国内的设计公司要做大做强,一定要有本土的制造业支持,包括产能的支持、技术的支持和创新所需要的平台支持;而另一肩挑起的是集成电路的产业链,每块集成电路的生产都包括设计、制造、封装测试等环节,缺一不可,产业链就是生产、研发集成电路设备和材料的厂家。
一直以来,北京亦庄在发展集成电路产业时就非常注重链条的完整性,制造环节是核心,牵一发而动全身,这其中大企业的影响力最为关键,产业链上各环节的企业会自动聚拢在“龙头”企业周围,共享产业成长带来的机会。北京亦庄把这种效应称作“白菜心”——通过悉心培育核心企业,就会逐渐吸引一层层的外围企业,最终完善和壮大整个产业。
经过不断努力,现如今,北京亦庄集成电路产业已经有了比较完整的技术体系,产业实力也在不断增强,一些公司开始能够设计先进工艺的高端芯片,一些国产的集成电路设备也已经在国内外使用,对于集成电路制造和设计方法,也发明了不少国际水平的创新成果。
其中以中芯国际、北方华创为龙头,形成了包括制造、封装测试、装备、零部件及材料、设计等完备的集成电路产业链,正在建设的国家集成电路工程技术创新中心也将成为一颗新星。
在集成电路关键设备上,北方华创已成为国内最大的集成电路装备公司;屹唐半导体(Mattson)的毫秒退火、去胶机等产品成功令其进入全球前十大芯片制造企业;中电科的离子注入机、化学机械抛光(CMP)、后道封装设备全国领先;东方晶源研发的光学缺陷检测系统具有国际先进水平;华卓精科的工件台和科益虹源的激光光源为下一步北京开展光刻机整机研制提供了重要支撑。
在集成电路设计方面,集创北方公司总部入驻北京亦庄,与京东方、中芯国际核心企业的合作紧密推进,虚拟IDM的模式得到强化和突破。同时,北京亦庄还吸引英飞凌、矽成半导体(ISSI)、唯捷创芯等在内的一批国内外知名的集成电路设计企业落地发展,构建起了“芯片-软件-整机-系统-信息服务”大集成电路生态系统。
在集成电路制造方面,中芯北方12英寸晶圆生产线正在稳步扩产,涵盖0.18微米至28纳米制程,是国内规模最大、技术最先进的集成电路生产基地;燕东微电子8英寸特色工艺线和赛莱克斯MEMS传感器芯片生产线正在加快施工建设,预计明年实现投产;世纪金光国内首条6英寸碳化硅器件生产线成功实现通线。
一批代表企业及研究机构承接了国家重大科技专项任务,在关键装备及材料、先进工艺的开发及产业化等方面取得一批代表国家最高水平的成果,为我国集成电路产业实现自主发展奠定了坚实基础。
实现聚集发展
打造集成电路产业制高地
一颗芯片看似寻常,实际上里面集成了数不清的电路,在小小的芯片上要让电路纹丝不乱,需要极度精准的“照相机”——光刻机。在华卓精科科技股份有限公司的展位上,光刻机最主要的部件——双工件台吸引了大家的关注。
“为实现在芯片上极端精密的曝光工艺,工件台系统需要在极高的运动速度下实现与掩模台优于2纳米的同步运动精度,这相当于头发丝直径的四万分之一。”华卓精科副总经理朱津泉介绍说。
而2纳米同步运动精度则可以这样比喻:两架以1000公里时速同步飞行的飞机在任意时刻的位置偏差不超过一微米(头发丝直径的1/80)。如此极端的性能指标,使光刻机工件台成为当之无愧的“精密机械之王”。这也打破了荷兰ASML公司在光刻机双工件台上的技术垄断,成为世界上第二家掌握光刻机双工件台核心技术的公司。
在科创十街与经海路交叉口,华卓精科亦庄园区暨光刻机工件台产业化基地正在紧张有序的施工中,建成后,华卓精科的光刻机工件台等将在这里投产。
“当前我们已经完成了地基的建设,听起来好像速度很慢,因为做精密运动器件对地基隔震要求非常高,已经向地下挖了17米,打到了岩层,现在已经完成了水泥隔震层面的施工,厂房建成后将具备优异的隔震环境,预计将于2019年9月30日建成。”接受采访时,朱津泉还介绍了产业化基地的建设进展。落户开发区的光刻机工件台产业化基地,总投资超过4.9亿元,占地30亩,建筑面积4万多平方米。
朱津泉说,北京亦庄集成电路产业优质资源和产业集群发展的优势是华卓精科选择落户开发区的重要原因之一,“因为可以就近去中芯国际、北方华创等企业了解需求,这将有助于产品的研发和加速产品投向市场的进程”。
与华卓精科相隔不远的赛莱克斯微系统科技(北京)有限公司的工地也是一片热火朝天,“十一”前夕,在建的“8英寸MEMS代工线”基础工程建设实现部分封顶,设备采购、技术转移、人员招聘及培训工作正在进行当中。
胎儿胎心高效精准检测、运动员运动轨迹记录分析、手机相机拍照防抖等工作场景用到的MEMS设备,在不久的将来或将主要来自于北京亦庄的这家企业。
在赛莱克斯南侧,就是北京燕东微电子科技有限公司位于北京亦庄的8英寸集成电路研发产业化及封测平台建设项目。当前,主厂房顺利封顶,转入内部装修阶段,该项目投产后将为北京地区集成电路设计企业、科研院所提供试制平台,为装备和材料企业提供验证平台,有助于加快北京打造全国集成电路产业的技术创新中心。
燕东集成电路研发产业化及封测平台建设项目是2018年北京市推进全国科技创新中心建设,赋予北京亦庄20项重点任务之一,项目建成后将作为8英寸芯片研发、制造、封装为一体的综合芯片生产厂区。建成后,这里将是北京首条大规模量产8英寸集成电路产线,主要生产8英寸线宽达0.11um集成电路芯片及其封装后的产品,预计量产后月产能可达5万片。
就在上周,北京屹唐半导体科技有限公司北京工厂举行隆重的产品下线仪式。公司总裁兼首席执行官陆郝安向客户移交下线的干法去胶、干式刻蚀和快速热处理设备。据了解,屹唐半导体的干法去胶、快速热处理、毫秒级快速热处理设备在各自细分领域都位于世界前三,其主要客户涵盖位列全球前十的芯片制造厂商。
首批设备的交付,标志着国际品牌国产化的进程稳步推进,实现了为国内集成电路厂商提供“就地制造、就地研发、就地培训、就地支持”等高效服务的目标。陆郝安在接受记者采访时表示,北京亦庄在我国集成电路产业中有着一个制高点的位置,拥有很完善的产业链条,随着产业的发展,会吸引越来越多的上下游企业汇聚,必将加速集成电路装备的国产化,共同把中国的半导体装备产业做强做大。
北京亦庄集成电路产业呈现多点发力的喜人景象,实现了中芯国际、中芯北方、北方华创、燕东微电子、威讯、英飞凌、集创北方、屹唐半导体等企业聚集,产业链条日趋完善,已成为国内规模最大、水平最高的集成电路产业基地。
厚植产业生态
为“智造”注入“芯”活力
华卓精科、燕东等项目选择落户开发区并不是个例,成果转化落地一直是北京亦庄的特色之一。在大会开幕式上,北京亦庄相关负责人表示,要进一步营造有利于项目合作、技术交流和产业培育的良好环境,作为“三城一区”中的“一区”,北京亦庄不仅具备承载三大科学城成果转化的能力,也具备承载世界最新科技成果落地转化的能力。
近年来,北京亦庄为集成电路产业发展提供了强有力的资金支持,建立了以亦庄国投为核心的集成电路投融资体系,共参与集成电路产业基金15只,基金总规模超过1600亿元,亦庄国投认缴出资规模超过160亿元。重点参与国家集成电路产业投资基金(国家级)、北京集成电路制造和装备子基金(北京市级)、北京集成电路设计与封测子基金(北京市级)、与全球第三的面板厂京东方合作设立芯动能投资基金、与芯片设计新兴企业集创北方合作设立屹唐长厚投资基金等。
加强对创新主体的服务保障,完善国家基金、社会基金协同互补的资金保障体系,推动形成更加有利于产业经济发展的良好局面。围绕“造得出,用得上”,整合国内优质创新资源,着力打造世界一流的国家级集成电路制造工艺和装备创新平台,促进科技成果的转化落地。
每年拿出100亿元财政资金,支持科技成果转化,每年安排50亿元财政专项资金设立高精尖产业基金,支持重大项目落地……在刚闭幕不久的全国双创周活动亦庄会场,北京亦庄发布了《北京经济技术开发区促进高精尖产业发展实施办法》,公布一系列支持“白菜心”——高精尖产业发展的重磅政策,引发外界关注。
如果说资金支持让企业走得更稳,那么人才驱动则让产业发展得更快,也是助推北京亦庄高质量发展的强大引擎。
从2015年起,北京亦庄每年设立2亿元专项资金,用于“新创工程”领军人才的奖励、扶持及创新创业发展。仅北方华创微电子装备有限公司一家企业,就引来10名“千人计划”入选者,其中就包括刚刚入选“亦麒麟”人才工程的PVD事业部首席技术官傅新宇。
傅新宇动情地说,“我们每个人迈出一小步,将使国家迈出一大步,这也是我回来的目的”。他同时也是中央“千人计划”、北京市“海聚工程”获得者。
目前,北京亦庄已聚集了9000余名高层次、高技能人才,3300名留学海归人才,667名“新创工程·亦麒麟”人才——包括63名中央“千人计划”入选者和125名北京市“海聚工程”入选者。正是依靠这些人才,北京亦庄每万人实用发明专利拥有量达到265件,高新技术产业产值占工业总产值的比重处于全国领先水平。人才聚集的独特优势,成为经济社会转型发展过程中的重要支撑。
而“秒通关”、“次办结”、“零跑腿”、“加速度”、“零见面”、“只进一门”等,系列优化营商环境的具体措施也让区内企业享受到了实实在在的便利。
水深则鱼悦,城强则贾兴。优良的创新生态环境像空气和水一样,为以集成电路产业为代表的“高精尖”提供了全方位的支撑,“人有我优”逐渐成为北京亦庄的优势,一大批硬科技从这里走向全球,成为托举产业腾飞的翅膀。
未来,北京亦庄将打造成为全球领先的新型存储器、基带芯片和射频电路、电力电子及功率器件、集成电路代工及装备四大高精尖领域的研发制造中心,真正成为中国集成电路产业“芯”力量崛起的核心区与承载地。预计到2020年,北京亦庄集成电路产业可实现年工业产值500亿元、利润160亿元、税收16亿元。融媒体中心记者 方针