中科院报告:沙子到芯片需6000多道工序,中国半导体产业究竟差在哪?

导读:目前,中国工业界普遍以为,不需要基础研究也能发展半导体产业。这是一个错觉。因为,会设计根本不代表掌握了核心技术,一旦受到设备、软件、材料等封锁,就立刻陷入被动。

中科院半导体研究所研究员、半导体超晶格国家重点实验室副主任骆军委,和中科院院士李树深,花费了10个月时间,对中国半导体技术现状进行调研。

研究报告指出,过去半个世纪里,以8个诺贝尔物理学奖12项发明为代表的研究成果,奠定了半导体科技。要支撑半导体技术顶层应用,从材料、结构、器件到电路、架构、算法、软件,缺一不可。

从沙子到芯片,总共有6000多道工序,前5000道工序是从沙子到硅晶片。目前,中国12英寸硅晶片基本依赖进口,无法自主生产。

半导体芯片制造涉及19种必须的材料,大多数材料具有极高的技术壁垒。日本在半导体材料领域长期保持着绝对的优势,硅晶圆、化合物半导体晶圆、光罩、光刻胶、靶材料等14种重要材料,占了全球50%以上的份额。

像光刻胶这样的材料,有效期仅为三个月,中国企业想囤货都不行。目前,国内芯片制造领域所有的化学材料、化工产品几乎全部依赖进口。

报告说,迄今为止,半导体领域的8个诺贝尔物理学奖12项发明绝大部分来自美国。美国半导体研发的特点是自下而上,从半导体物理、材料、结构、器件逐步上升到应用层面,专业设置和人才队伍非常完整。

中国则恰恰相反,是自上而下。优先关注应用层面,比如集成电路、人工智能,然后才开始局部往下延伸。它带来的根本问题是,投资和研发经费层层截留,越往底层的基础研究越拿不到经费,人才蓄水池很小,造成了严重的学科发展不平衡。

报告指出,半导体基础研究课题繁多、研究分散,设备依赖大,研究成本高,进入门槛极高,研发周期长,得坐上十年甚至二十年的冷板凳,因而,在中国很少有人愿意投身这个领域。

目前,中国工业界普遍以为,不需要基础研究也能发展半导体产业。这是一个错觉。因为,会设计根本不代表掌握了核心技术,一旦受到设备、软件、材料等封锁,就立刻陷入被动。

报告说,以铜替换铝、高K绝缘层、绝缘衬底SOI、应变硅技术、鳍式3D晶体管、环绕栅级晶体管等延续摩尔定律的重大发明为代表的大量基础研究成果,全部汇集在美国公司提供的EDA软件和工艺设计套件(PDK)里。

反观中国,从来没有建立起独立的半导体专业体系,如今却有很多新兴学科声称与半导体相关,实际上无法支撑半导体基础研究。

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