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艱苦攻關(guān)為中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)圓夢(mèng)

作者: 時(shí)間:2017-07-02 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 收藏

  小小的芯片承載我國(guó)科技創(chuàng)新的夢(mèng)想和驅(qū)動(dòng)力。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201707/361245.htm

  芯片是信息時(shí)代的核心基石,它被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”,更成為全球高科技競(jìng)爭(zhēng)中的戰(zhàn)略必爭(zhēng)制高點(diǎn)。然而,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)一直受到西方在先進(jìn)制造裝備、材料和工藝引進(jìn)等方面的種種限制,想要擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)芯片,就必須發(fā)展我國(guó)自己的制造體系。

  近年來(lái),我國(guó)在芯片領(lǐng)域投入巨大人力物力,取得了顯著成效。尤其是中科院微電子研究所集成電路先導(dǎo)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(dǎo)研究與平臺(tái)建設(shè)上,實(shí)現(xiàn)了重要突破。

  這讓我國(guó)集成電路制造產(chǎn)業(yè)開(kāi)始擁有自己的話(huà)語(yǔ)權(quán),該成果也為我國(guó)繼續(xù)自主研發(fā)16納米及以下技術(shù)代的關(guān)鍵工藝提供了必要的技術(shù)支撐,表明我國(guó)已開(kāi)始在全球尖端集成電路技術(shù)創(chuàng)新鏈中擁有了自己的地位。在2016年度北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)選中,“22納米集成電路核心工藝技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)。

  事關(guān)摩爾定律的生死

  很多人知道摩爾定律,但很少有人知道,在2004年左右,摩爾定律差點(diǎn)“死了”。

  最終是一個(gè)名為高K-金屬柵極的技術(shù),讓我們今天可以輕松的工作、上網(wǎng),而不用考慮芯片太熱、漏電等問(wèn)題造成的電腦或手機(jī)性能下降。

  根據(jù)摩爾定律,每18個(gè)月就會(huì)在同樣面積的硅片上把兩倍的晶體管“塞”進(jìn)去。按之前的工藝,已經(jīng)將晶體管的組成部分做到了幾個(gè)分子和原子的厚度,組成半導(dǎo)體的材料已經(jīng)達(dá)到了極限。其中,最早達(dá)到這個(gè)極限的部件是組成晶體管的柵極氧化物——柵極介電質(zhì),原有的工藝都是采用二氧化硅層作為柵極介電質(zhì)。

  “我們可以把柵極比喻為控制水管的閥門(mén),開(kāi)啟讓水流過(guò),關(guān)閉截止水流。”中科院微電子研究所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心主任趙超告訴記者,從65nm開(kāi)始,我們已經(jīng)無(wú)法讓二氧化硅柵極介電質(zhì)繼續(xù)縮減變薄,如果不能解決柵極向下的漏電問(wèn)題以及源極和漏極之間的漏電問(wèn)題,摩爾定律可能會(huì)失效,新一代處理器的問(wèn)世可能變得遙遙無(wú)期。

  尋找比二氧化硅更好的“絕緣體”,迫在眉睫。“這種材料應(yīng)具有良好的絕緣屬性,同時(shí)在柵極和晶體硅襯底的通道之間(源極和漏極之間)產(chǎn)生很好的場(chǎng)效應(yīng)。”趙超告訴記者,英特爾公司的科學(xué)家經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試,率先在22納米 CMOS技術(shù)節(jié)點(diǎn)引入高K-金屬柵極技術(shù),有效地降低了成本,減少了功耗并提高了器件性能。

  “這項(xiàng)技術(shù)拯救了摩爾定律,成功研制高K-金屬柵極并將之付諸量產(chǎn),被譽(yù)為半導(dǎo)體業(yè)界40年來(lái)里程碑式的革命性突破。”趙超說(shuō)。

  自此,22納米CMOS技術(shù)成了全球研究開(kāi)發(fā)的又一代有重大技術(shù)創(chuàng)新的集成電路制造工藝,各國(guó)都投入了巨大資金,力爭(zhēng)搶占技術(shù)制高點(diǎn)。

  這是我國(guó)集成電路研發(fā)體系繞不過(guò)去的坎。“2009年,在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)的支持下,我國(guó)開(kāi)始22納米關(guān)鍵技術(shù)先導(dǎo)研發(fā)。我們與項(xiàng)目聯(lián)合承擔(dān)單位,北京大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)和中科院微系統(tǒng)所的項(xiàng)目組一道,開(kāi)展了系統(tǒng)的聯(lián)合攻關(guān)。”趙超說(shuō)。

  加入高端集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)國(guó)際俱樂(lè)部

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

  2009年,在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)的支持下,微電子所成立研發(fā)團(tuán)隊(duì)并引進(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(dǎo)工藝研發(fā)中心,趙超就是其中的一位。

  研發(fā)方向有了,人也有了,但項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。



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