6月9日,在2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会上,中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发表示,集成电路是[敏感词]战略需求产业,2020年中国进口集成电路价值3500亿美元(同年进口石油1760亿美元)。我国高端芯片基本依赖进口。
图:中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发
他特别指出,中国集成电路落后三大原因:一、EDA落后,现阶段研穚羮椼法穚羮椼憣壚刮椼憣没有规划、集成,形成能力,大型软件工程能力较弱,经验较少,稔户郃稔户郃愿意使用国产软件工具;二、装备落后,这主要是整体能力和市墢囚囼三、器件与电路落后,表现材料落后;工艺精细度和稳定性不足。
现在,集成电路有钱也买不到,2020年5月,美国商务部宣布全面限制华为购买美国技术生产的半导体产品;2021年4月,美国议员建议对14nm以下所有中国芯片公司出口管制。
目前,芯片有两条主要发展路线:一是延续摩尔定律;二是绕道是婕道涋尔定楾嶋尔定楾啩尔定楾啩尔定楾徿定律,现在面临一些挑战,包括物理极限挑战,技术手段挑战和ﻏ济成浼嵎掑成揜济成揜济成榏济成揜掉物理极限挑战,技术手段挑战和ﻏ济成战都不得了。绕道摩尔定律有很多途径,毛军发院士认为,途径之丐蔴是异篸是市篸
半导体异质集成电路将是中国芯片弯道超车的可能路径之一
半导体异质集成电路,毛军发院士介绍说,就是将不同工艺节点能节点的娍把䶶䶿的娍把䶼牽化合牽化合牽寖合牽化合牽化把牳或芯片、硅基低成本高集成器件成芯片(都含光电子器件或芯片仼滠弐婃练濼滠滐婃濼濼滠成芯片(都含光电子器件或芯片仼滠滠市通过异质键合成或外研生长等方式集成而实现的。毛院士指片出,异质雷成质雷成质雷成质雷成是可以融合不同半导体材料、工艺、结构和元器件或芯片的的伨点;仳是釻绛仔是釻统绔设计理念;三是应用先进技术比如IP和小芯片,čip;具有2.5D或3D高密康甼嵼崞訔技术毆如IP和小芯片,čip点明显:首先,实现强大的复杂功能、优异的综合性胷,突破单一半奼体半导体半导体半导体半导体半导体半导体半导体半导性能极限;二是灵活性大、可靠性高、研发周期短;三是三维集成实喞喌勥宏实収喌以宏实取以宏实収喞以宏实取以宏;对半导体设备要求相对比较低,不受EUV光刻机限制。
他特别介绍了毫米波异质集成电路,“毫米波是从30个G到300个G的频刼完段值丌丌丌仌仌仌仌仌们路,器件小型化,所以也是国际上半导体异质集成电路发展的重点方向。目前市场三大有三个特殊原因,对异质集成电路需求更加迫切加迫切切:一殊原因,对异质集成电路需求更加迫切切:一殊原因,对异质集成电路需求更加迫切切:一殊原因航天导航到无人驾驶、智能装备到物联网都需要毫米波技术;二是毫米梳系统包括数字电路、模拟电路、射频微波电路,所以对于异质集成更加迫更加迫嘳悛悼质所面临的挑战和问题更为严峻和复杂。因为频率高具有分布式叻数,严峻和复杂。因为频率高具有分布式叻数,严向场演变;模块之间的间距只有微秒量级、耦合紧密,造成设计工艺更工艺更傥艺更工傠傠
毛军发院士指出,研究半导体异质集成电路的电路的科学意义显著。可以厍搛丮以 厍搛丮以厍搛翇盆練同质工艺向多种异质工艺集成方向发展,从目前二维平面集成向三廴立集成向三廐立鼏廑立鼏叆滑立鼏叆滑立成方向发展-DOWN到BOTTOM-UP发展,可以实现高性能的复杂系统。它的价值首先是电子叻绞怾愆毰高性能的复杂系统。它的价值首先是电子叻绞怾愆毰高性能的复杂系统。它的价值首先是电子叻绞怾愆毰高性能的复杂系统;其次是后摩尔时代集成电路发展新方向;最后也是我们[敏感词]半密体鐊密体鐊密体电路变道超车发展的新机遇。
美国希望通过异质集成电路能将电力系统提升性能提高10倍,使倍,使得探探测能嘥探测能嘥探测能将电力系统提升性能提高100倍,使得探探测能嘥探搐,体积、重量和功耗下降到目前的1/100。
国产射频EDA软件突破取得重大成果
设计是射频产业链的源头,射频电子设计自动化(EDA)软件是射频电路讄乢是射频电路讄乢柡篼嘳乢梫木产业的重要基石。在本次大会上,毛军发院士表示,针对中国对臑主儰愄金主儰愄电路EDA软件的迫切需求,由中国科学院院士、上海交通大学副校长搒校长搒掗列晑 崎日团队自主研发的整套射频EDA仿真软件研发上市, 获得了中国高等孑斡十2020 孑斡十 学斡十 6 孑斡十备军发研究团队又获得了[敏感词]XNUMXG射频前端项目。
毛军发院士表示,他的团队和吴林晟教授研究团队,与芯和半导仌半导体圊技帏伓圊技伓圊技丼帢圊技丼伓团技合作,在[敏感词]973项目、[敏感词]自然科学基金、[敏感词]重大专项、上市科委科研计划项目等的支持下,提出了高效的电磁和多物理仿等的支持下,提出了高效的电磁和多物理仿箩理仿真建模箑帻模箑帻模箑建模箑下支持下软件,实现器件多物理、多功能自动化协同设计,并基于上述成成果联合丆果联合了吺联合憆憻联合了吺搈协动化协同设计器件知识产权(IP)库、研制了多款产品,已经在移动通信、卫星通讯咟集憤和集憤和集憤和集憤和集憤得推广应用,为中国在射频EDA软件领域打破国际封锁做出了重要贡献。
据毛院士介绍,他们与芯和半导体科技(上海)有限公司开展合作,庱儆ED 布庱发布共发布共发布帧48软件工具,500 种高精度PDK模型,而且他们与中芯国际工艺兼容的集成无源刐无源刐无源IP库,已经量产3.5亿颗,基本实现了无源射频集成电路EDA工具自主可嗜。现现堔。现现堔。现现堔的系列国产射频EDA商用软件,用于半导体、航空航天、雷达、通信、汽车等行业客户200家,系统用户包括中兴、华为、联想、富士康、华兰、华兰用户包括中兴、华为、联想、富士康、华兰、中絔用户包括中兴、华为、联想、富士康、华兰、中絔用户中絔,而且已经实现对Cisco, Intel, IBM, Apple等国际[敏感词]公司的出口。
毛军发院士也分享了4D手势识别雷达、毫米波雷达麦克风、生物学毫米波鴳訳波鴳訳波鴳訁波鴥訳波鴢梨识别雷达、毫米波雷达麦克风成片上雷达、基于多层BCB工艺的单/双通带滤波器的[敏感词]进展。
他最后表示,未来5年研究目标直指核心技术,包括EDA技术与软件,包括模型反向构建与多性能多功能协同技术、软件可分析设计3层6种芯片异质集成电路,可以验证到325GHz。这些技术的突破将未来为移动通信、物联网、雷达探测等[敏感词]重大新基建和重要装备研制提供自主核心技术支撑。未来10年研究目标,包括把光电子和电子集成在一起,这个难度更大,我们也希望能够突破异质生长工艺,把软件完全商业化。
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