中芯國際：追逐芯片的強(qiáng)國之夢

　　如果用一個詞來概括中芯國際和吳漢明十多年的來路，那就是——逐夢。

　　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，這是中芯國際人無數(shù)個不舍晝夜的追趕換來的成就。

　　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?yàn)樗麄冃闹杏袀€屬于他們的中國夢——芯片夢。

　　意義非凡中國夢即芯片夢

　　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了一批擁躉，其中之一就是吳漢明。

　　據(jù)吳漢明回憶，當(dāng)時中國的集成電路水平剛剛達(dá)到350納米，而國際上已經(jīng)達(dá)到130納米，并且開始向90納米進(jìn)軍。張汝京當(dāng)時說，“中國集成電路一窮二白，還在低端上重復(fù)，你們應(yīng)該為自己的國家做一點(diǎn)事情?！?/p>

　　張汝京的一番話無疑成功地在吳漢明心中激起波瀾：“當(dāng)時我就覺得應(yīng)該參加這樣的團(tuán)隊(duì)?！薄@只是吳漢明最后的決定，這個決定是在近兩個月夜不能寐的輾轉(zhuǎn)反側(cè)之后作出的，為此付出的代價是放棄英特爾的工作、遠(yuǎn)離親人和放棄美國永久居住權(quán)。

　　2000年，張汝京成功地從美國網(wǎng)羅到幾百個集成電路人才。他們回到國內(nèi)，在中芯國際的大旗下白手起家開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得不好意思”。

　　不舍晝夜，是為了和時間賽跑。

　　“我國當(dāng)時的集成電路技術(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。做出來以后，再做90納米……”吳漢明幾句話，就越過了幾代技術(shù)、十幾年的時間跨度。

　　成立至今，中芯國際已經(jīng)成長為中國大陸規(guī)模最大、技術(shù)水準(zhǔn)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(fù)著將中國集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平發(fā)展到與國際相當(dāng)?shù)牡闹厝?，“中國夢對我們IC業(yè)內(nèi)來說就是芯片夢”——吳漢明和中芯國際人深知自己所肩負(fù)的責(zé)任之重，因此，他們一直不倦地追逐在圓夢之路上。

　披星戴月追逐芯片強(qiáng)國夢

　　集成電路技術(shù)40多年來一直按照摩爾定律規(guī)律發(fā)展，即每隔18個月技術(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，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，這是推動集成電路技術(shù)持續(xù)發(fā)展的原動力。

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

　　吳漢明2000年加入中芯國際。2001年，吳漢明擔(dān)任技術(shù)研發(fā)中心先進(jìn)刻蝕部總監(jiān)，負(fù)責(zé)0.13微米中的核心工藝刻蝕技術(shù)研發(fā)。當(dāng)時國內(nèi)的主流技術(shù)是鋁互連，沒有一家企業(yè)會做銅互連，“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(yuǎn)進(jìn)不了納米時代。當(dāng)時很辛苦，經(jīng)常一干就是凌晨兩三點(diǎn)……”

　　功夫不負(fù)有心人，兩年后，中芯國際率先在中國實(shí)現(xiàn)了銅互連。

　　“130納米做出來后，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，兩年跨一個技術(shù)帶，我們到2005年和2006年開始做65納米;65納米做了兩年后，開始做45、40納米;2010年前后開始做32、28納米，現(xiàn)在積極策劃做22納米?！?/p>

　　“這個產(chǎn)業(yè)不往前走就死掉，沒有其他選項(xiàng)!”

　　一年又一年?duì)幏謯Z秒地追趕，一代接一代接力賽一樣地跨越。在國家02重大專項(xiàng)的支持下，吳漢明和他的同仁瞄準(zhǔn)國際頂尖技術(shù)水平，系統(tǒng)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(xiàng)目基本技術(shù)路線和實(shí)施方案，包括制訂總體項(xiàng)目預(yù)算、工藝流程、設(shè)計(jì)規(guī)則和項(xiàng)目最終目標(biāo)等。安排項(xiàng)目研發(fā)的總體進(jìn)度并監(jiān)督實(shí)施情況，以企業(yè)量產(chǎn)為目標(biāo)，組織協(xié)調(diào)各個研究所和高校產(chǎn)學(xué)研部門的合作。

　　作為國家02重大專項(xiàng)《65-45-32納米成套工藝》的項(xiàng)目主持人，為了使項(xiàng)目如期完成，吳漢明和他的技術(shù)團(tuán)隊(duì)可謂傾注了大量心血，一個技術(shù)代的突破，需要成百上千的技術(shù)參數(shù)的改變，需要幾萬次的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中還持續(xù)不斷出現(xiàn)新的難點(diǎn)和問題。

　　他們參與并見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)是以前沒有做過的，而前面做過的成熟技術(shù)也需要在新的工藝條件中重新改良(know-how)。這些東西是買不到的，只有自己去摸索。我們做65納米，總共做了三萬多片實(shí)驗(yàn)才把它開發(fā)出來，僅成本就有十幾億元。最大的挑戰(zhàn)是新的鎳化硅材料進(jìn)來以后卡住了，項(xiàng)目有兩個多月沒有進(jìn)展。最后在無數(shù)次反復(fù)試驗(yàn)下，我們才發(fā)現(xiàn)是預(yù)清洗方法不對，工藝參數(shù)沒調(diào)好?！本瓦@樣，65納米在完全獨(dú)立自主研發(fā)下，幾百個人用了近四年完成。

　　“第二個困難便是研究經(jīng)費(fèi)。每一代新的技術(shù)的研發(fā)引入新的材料進(jìn)來，研發(fā)成本就會增加50%，這1/4的新技術(shù)就需要一批新設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，而一臺設(shè)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)和資金的及時跟進(jìn)，如果你今天不做，明天就會更辛苦。近年來國家重大專項(xiàng)對我們給予了持續(xù)的大力支持，對中芯國際的成長也起了一個非常重要的作用。”

　　吳漢明說，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，僅一兩個參數(shù)超越不能算超越，只有幾百個參數(shù)拿出來，都是世界先進(jìn)水平，這才是超越?！拔覀兯f的超越是整體的。我們有些研究報道，某一個參數(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，做科研可以認(rèn)為是成果，我們做產(chǎn)業(yè)卻不可以看單一參數(shù)。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(xiàn)在集成電路上的“體操全能”，十幾年來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(yǎng)了一批優(yōu)秀的集成電路專業(yè)人才。

　　目前中芯國際擁有國內(nèi)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(shè)具有國際化管理理念和技術(shù)水平的團(tuán)隊(duì)，形成人才的集聚效應(yīng)，同時大力培養(yǎng)本土人才，工程師本土化程度已達(dá)95%以上。

　　為了建立以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研結(jié)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(yàn)室”。最近，中芯國際在上海成立了“集成電路先導(dǎo)技術(shù)研究院”開展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、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新平臺”。

　　“中芯國際有一個很好的領(lǐng)導(dǎo)班子，有一支世界級的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，有富于奉獻(xiàn)精神的員工，在中國巨大市場的支撐下，沒有理由走不下去。我們用14年走了6代技術(shù)，都是成功的，這就相當(dāng)于一支紅軍團(tuán)的精神和傳統(tǒng)，人員可以更換，傳統(tǒng)精神永在。我們有著銳意創(chuàng)新、趕超先進(jìn)的優(yōu)良傳統(tǒng)，已經(jīng)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，再加上近兩年越來越大的政策扶植力度，有了國家從設(shè)計(jì)制造、設(shè)備、材料等整個產(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(fù)重托?！?/p>

　　這個團(tuán)隊(duì)肩負(fù)著中國集成電路產(chǎn)業(yè)最尖端技術(shù)向前發(fā)展的重任，肩負(fù)著國家政府以及產(chǎn)業(yè)的期望，他們正躊躇滿志，向更為先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)發(fā)，接受更大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　承上啟下 奏響產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)音

　　集成電路技術(shù)作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)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)和衡量一個國家或地區(qū)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上游為集成電路設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心，為集成電路制造產(chǎn)品提供設(shè)計(jì)版圖;晶圓制造、封裝和測試則為集成電路設(shè)計(jì)提供加工服務(wù)。

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

　　進(jìn)入電子信息時代，它的影響日益突出。如今，集成電路產(chǎn)值已達(dá)到每年約3000億美元的規(guī)模，可以拉動幾萬億美元的電子產(chǎn)業(yè)，其戰(zhàn)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，必然不會將如此巨大的市場拱手讓人。

　　本著一步一個腳印，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(zhuǎn)換率達(dá)100%。中芯國際不僅實(shí)現(xiàn)了集成電路技術(shù)上的追趕，同時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科技重大專項(xiàng)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(guī)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(xiàng)目為例。

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

　　集成電路技術(shù)進(jìn)入65~40納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)后，呈現(xiàn)出一系列新的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，如浸沒式光刻技術(shù)、低K/Cu互連技術(shù)、光學(xué)近鄰效應(yīng)校正(OPC)等可制造性設(shè)計(jì)技術(shù)、新型超薄柵氧工藝、應(yīng)變硅技術(shù)、Ni基硅化物自對準(zhǔn)淺結(jié)技術(shù)，以及包括新物理效應(yīng)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(nèi)外市場，2006年由中芯國際牽頭，依托中芯國際研發(fā)團(tuán)隊(duì)和12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線并聯(lián)合高校研究所，組織了近千人的產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)，投入了37億多元人民幣，經(jīng)過大量理論研究和3萬多次工藝實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了數(shù)千步自主創(chuàng)新的工藝步驟，最后通過集成創(chuàng)新研發(fā)出國內(nèi)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，開發(fā)了相應(yīng)的設(shè)計(jì)65~40納米的模型和IP庫，建立了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的低功耗、通用和射頻混合信號(RF)產(chǎn)品工藝平臺，實(shí)現(xiàn)了世界IC代工先進(jìn)主流技術(shù)65~40納米的大規(guī)模生產(chǎn)。

　　其成果創(chuàng)新性程度為行業(yè)內(nèi)罕見。他們申報了發(fā)明專利2000多項(xiàng)(已授權(quán)1000多項(xiàng))，軟件著作權(quán)5項(xiàng)，在國際核心刊物和會議發(fā)表論文50余篇，并掌握了一系列技術(shù)細(xì)節(jié)秘密：65/55納米成套工藝技術(shù)研究在國內(nèi)大生產(chǎn)線上首次實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變硅、鎳化硅、源漏組合注入等關(guān)鍵核心技術(shù)，集成度超過每平方厘米10億個晶體管。45/40納米成套工藝技術(shù)研究在國內(nèi)大生產(chǎn)線上首次實(shí)現(xiàn)了浸沒式光刻、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(xiàn)了工作周期漲落會影響器件老化過程中的動態(tài)漲落特性。國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了可制造設(shè)計(jì)(DFM)產(chǎn)業(yè)應(yīng)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，在高端產(chǎn)品的集成電路大生產(chǎn)線上首次驗(yàn)證并采用了國產(chǎn)關(guān)鍵工藝裝備和國產(chǎn)材料。本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新成果眾多且呈系統(tǒng)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(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新，是在吸收國內(nèi)多年的集成電路研究成果的基礎(chǔ)上取得的持續(xù)創(chuàng)新，是在吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的集成創(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(yīng)用和市場基礎(chǔ)上取得的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。65~40納米超大規(guī)模集成電路成套工藝項(xiàng)目成果標(biāo)志著我國集成電路制造技術(shù)成功進(jìn)入納米時代，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(xiàng)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、抓住市場機(jī)遇，同時為了更加先進(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了二期項(xiàng)目，確定投資72億美元建設(shè)兩條月產(chǎn)能各為3.5萬片、技術(shù)水平為40~28納米的12英寸集成電路生產(chǎn)線。時任北京市市委書記劉淇、市長郭金龍等領(lǐng)導(dǎo)出席簽字儀式。2012年9月25日，中芯國際二期項(xiàng)目破土動工，舉行奠基儀式，北京市市長王安順等領(lǐng)導(dǎo)出席奠基儀式。

　　技術(shù)創(chuàng)新帶來了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的井噴效應(yīng)：項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過國際主流客戶和國內(nèi)頂尖客戶的認(rèn)證，并取得批量產(chǎn)品定單，表明技術(shù)指標(biāo)達(dá)到IC代工先進(jìn)主流水平。65~40納米技術(shù)自量產(chǎn)以來，至2012年12月31日，累計(jì)銷售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(biāo)志著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)線為國內(nèi)集成電路裝備制造和材料工藝驗(yàn)證提供大生產(chǎn)條件支持，這是我國集成電路產(chǎn)業(yè)內(nèi)首次300毫米裝備在大生產(chǎn)線上開展工藝驗(yàn)證，使得國內(nèi)設(shè)備材料經(jīng)過驗(yàn)證之后，得到了國際產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)可，開始了商業(yè)銷售，不僅中芯國際還有其他國際集成電路制造企業(yè)都開始采購中國設(shè)備材料供應(yīng)商的產(chǎn)品。這不僅打破了我國集成電路生產(chǎn)線歷來完全由國外進(jìn)口設(shè)備的壟斷，還使得我國的裝備材料走向了國際市場。中芯國際與產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合和互動，推動國有設(shè)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(jié)構(gòu)調(diào)整。

　　吳漢明說：“65 ~ 40納米成套工藝成果最大的價值在于它對產(chǎn)業(yè)鏈的推動，有了這個高端工藝，就可以支撐國內(nèi)設(shè)計(jì)公司的設(shè)計(jì)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(yīng)的工藝支撐。這是一個承前啟后的核心支撐，有了它，整個中國制造的產(chǎn)業(yè)鏈就出來了。沒有這個層次，中國的制造業(yè)也上不去。它是對于國內(nèi)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，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(tǒng)的工藝做不下來，必須用高K金屬柵工藝技術(shù)才可以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)變材料的替換，性能的提高，包括產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)都要重新做一遍?，F(xiàn)在國內(nèi)設(shè)計(jì)公司的28納米芯片都是在國外加工的，而國內(nèi)市場最大的4G芯片，其核心就是28納米。突破了這項(xiàng)技術(shù)，我們就可以把4G芯片全部國產(chǎn)化。所以時間對我們很重要，沒白天黑夜也要做出來?！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(shè)計(jì)企業(yè)高通的認(rèn)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)的時候，吳漢明在國家“863”項(xiàng)目的支持下，已經(jīng)啟動14納米及以下的先導(dǎo)關(guān)鍵工藝研究，為未來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第三次會議上，李克強(qiáng)總理在政府工作報告中提到：“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動計(jì)劃，推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)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(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場。國家已設(shè)立400億元新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)投資引導(dǎo)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(xiàn)身，第一次納入國家經(jīng)濟(jì)的頂層設(shè)計(jì)，對于整個互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，乃至中國經(jīng)濟(jì)社會的創(chuàng)新發(fā)展意義重大。

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