【图1:会议现场】
2018年8月28日,由深圳市坪山区人民政府主办,中国半导体行业协会、集成电路知识产权联盟、深圳第三代半导体研究院特别支持,深圳市国新南方知识产权研究院、北京纲正知识产权中心有限公司承办,中芯国际集成电路制造(深圳)有限公司、深圳华清芯智科技有限公司以及腾讯研究院、比亚迪、创维、迈瑞、金活医药、天珑移动、联建律所和东方富海投资管理有限公司协办的首届“芯集坪山”——中国集成电路产业高峰论坛在深圳博林圣海伦酒店举办,来自全国各地的高校、科研机构、行业协会、领军企业和媒体代表共计近300人参会。
深圳市副市长王立新,坪山区区委常委、常务副区长代金涛做开幕致辞,坪山区人民政府副区长陈华平先生做招商推介及集成电路产业专项政策预报。中国工程院院士倪光南,集成电路知识产权联盟专家委员会主任、国新南方知识产权研究院首席专家吴汉东教授,中芯国际联合首席执行官赵海军等众多知名专家和行业领袖现场发言。本期整合美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士汪正平,清华大学教授、中国半导体行业协会集成电路设计分会副秘书长王志华,香港科技大学电气和计算机工程系及港科大-高通联合创新和研究实验室主任俞捷3位嘉宾精彩观点进行分享,以飨读者。
汪正平:高端电子材料是集成电路产业发展的重要基石
【图2:美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士汪正平】
目前,对于集成电路产业,材料是最重要的,特别是高端电子材料。比如从二维封装发展到三维封装,材料要求越来越高,现在中国在高端封装材料方面非常薄弱,虽然中国电子材料的市场需求是全球第一,占40%,但中国能供给的高端电子材料在全球占比非常小,主要依靠日本、欧洲和美国进口,这对我们来说非常不利。中国材料类论文发表虽然世界第一,远超美国和日本,但产业应用和成果转化率非常低,因此,我们要在材料的基础研究和市场应用方面投入更大的功夫,才能跟上国际前沿步伐。
材料研究成果转化对于集成电路产业发展至关重要,可以概括为“一代材料,一代制程”。在IC方面,如何把不同的晶片作系统集成,材料相当重要。由于摩尔定律影响,硅材料实现3-5纳米非常困难,第三代半导体材料给未来提供了可能性,比如石墨烯等。今天论坛谈到的5G技术关键也在于材料,5G是Low-K材料,电子传送速度跟这个K有关系,K越低,传送速度更快,延迟时间更少。5G发出的能量高,高性能的材料是关键点之一。
目前,中国的技术在很多方面与美国、欧洲、日本相比还是有相当的距离,特别是材料方面我们要更加努力,比如单晶硅、碳化硅、 光刻胶。同时我们还要做好CMP(单芯片多处理器),可以在铜互联方面加大研发力度。IC封装方面的材料,主要是散热材料。日本的封装材料非常强,过去在70-90年代,日本75%的高校在做封装材料研究,非常扎实。现在中国公司开始重视,但总体产业规模小,产品档次不高。由上看出我们需要追赶的方面还有很多。
王志华:中国成为集成电路强国的前提是先变成集成电路大国
【图3:清华大学教授、中国半导体行业协会集成电路设计分会副秘书长王志华】
晶体管是人类历史上最伟大的发明。如何通过创造性的方法,对晶体管按照不同的结构进行组合,其功能就完全不同,这就是今天的集成电路设计。同时,如何把一个晶体管造得越来越小,造得越来越好,成本降低,效益提高,促进制造业迅猛发展。这两个领域都非常重要,并且前后均获得了诺贝尔物理奖。
我最近提出一个观点,那就是“中国成为集成电路强国的前提是先变成集成电路大国”。按照2017年12月30日的汇率,中国集成电路产品占全世界集成电路产品7.3%,按照今天的汇率大概是6.8%。从基层电路领域看,我们是一个小国,是一个很小的小国。如果没有这样的共识,我们可能还无法认真的发展这个行业。如果中国想变成集成电路产品的大国,4300亿的存量市场中国必须要积极争取。 如果有创业团队从海外回来,瞄准的不是新应用,而是存量市场,我认为也要支持他。
在存量市场中,2017年全世界集成电路产品销售额排名前十二的企业,总销售额大致占全球的63%,10年前是47%,说明集成电路产品朝着集中的趋势在发展,为此中国的企业需要关注存量市场。
相对于存量市场,增量市场也非常重要。从历史上讲,集成电路的发展靠的是创新,新应用和新思路会创造一系列新的产品。比如电子摄像头导致胶卷退出了舞台。过去50-60年,半导体行业的发展基本靠创新驱动,把电脑变成小而聪明。我们几乎可以推断,若某个产品尚未被微电子占领,就让它变得更小更聪明,未来一定会有比较大市场。我们认为集成电路在医疗设备领域的应用将非常有前景,值得期待。
俞捷:面向5G网络与数据中心的光通信芯片技术
【图4:香港科技大学电气和计算机工程系及港科大-高通联合创新和研究实验室主任俞捷】
光通信是5G最重要的基础。一般谈到光通信时,主要在无源光纤网络,我们今天看到光通信的增长主要指在数据中心中的用法。现在信息社会对于短距离、以太网的需求非常强。新型数据中心每一个光纤速度从10G提升到25G,乃至50G、100G。在大数据时代光电转换是非常重要的支撑技术,特别是光电模块集成技术,把光电模块变小,能支撑25G衍生到100G,不只是降低光电转换器本身的成本,也能降低数据中心运营方面的成本。
PAM4是非常核心的5G光电转换器技术,中文简称4电频脉冲。过去我们在港科大做的光电器件芯片研究,从0和1的转向遇到PAM4,这是我们过去的成果,以宽带通信为主,过去三四年我们主要专注于光电通信,在28-35G的应用,这两个在5G里是比较核心的技术。最近我们有PAM4接收器,主要涉及两个技术,一是用四个通道,把速度降低为四分之一,每一路需要6个。二是用面积换速度,使每一个通路链路需要的速度和功耗都可以大大降低。光电转换器用在数据中心的用电量、散热和运营非常重要,这是光电转换器非常重要的指标。
以太网作为光电收发器,单路100G PAM4,主要在集成度上提高,才能把功耗降低。在PAM4技术里,一般无法从零和一在PAM4上做到,这需要支持应用的均衡器算法,由于线性度比较差,需要用不同的均衡器补偿,很重要的是首先能建模。
电磁兼容性方面,EMC是很大的问题。散热只能用集成度较高的方式把散热、耗电量降低。最后是测试、仪器,目前学界没有老师做这件事,我们认为这比较有空间,但需要业界和政府的支持。
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