半导体

解决“中国空芯”问题需要创新思维

作者:电子信息产业网来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2013-12-17 11:18我要评论

编者按:一枚小小的芯片,中国每年的进口额达到1300亿美元,“中国空芯化”问题近来引起社会的普遍关注。与此同时,“棱镜门”事件引发的信息安全问题,更使芯片的安全得到国家的高度重视。要解决“中国芯”问题,需要创新思维。在转型创新上,如何看待发展中“腾笼换鸟”、“两张皮”现象?企业创新的核心是什么?技术创新中硅技术会有怎样的发展?硬件复兴为集成电路带来哪些发展机遇,又该如何抓住这些机遇?2013太湖论道——在集成电路产业创新发展高峰论坛上,业界专家和学者围绕这些热点进行了解读。

国际欧亚科学院院士马俊如

低成本制造有其存在价值

只要能带来就业机会,只要能够提高劳动者素质,只要有利于社会稳定,低成本制造就有其存在价值。

现在大家都在讨论中国梦,中国梦可以分为三个阶段:小康阶段、发达阶段和引领阶段。小康阶段是2021年,在建党100周年时,人均GDP达到3000美元;发达阶段是到2049年,在建国100周年时,人均GDP达到2万美元;引领阶段是在2100年,在迎接新世纪时,人均GDP达到5万美元。

国际上比较关心中国经济的高速发展。从世界各国的发展情况来看,日本高速发展持续了16年,亚洲四小龙是13年,而中国高速发展持续了30年。中国GDP先后超过意大利、法国、英国、日本,成为世界第二大经济体,这让世界震动。

中国有220种工业产品产量居世界第二,但资源与能源消耗巨大,环境污染严重,粗放性生产持续。从每个劳动者创造的GDP来看,俄罗斯1人相当于中国4人,日本1人相当于中国13人,美国1人相当于中国16人。

要真正实现中国梦,需要知识创造财富。主要在几大领域:1.芯片制造业。全球芯片制造业创造的价值约为3000亿美元/年,每年能够渗透到几十万亿美元的领域。2.电子商务。电子商务改变了传统商务服务的模式。3.信息革命。它通过网络、电脑、手机和家电给社会带来恩惠,一场穿戴式技术革命正在兴起。

中国在创新发展的过程中,需要思考几个问题:一是如何看待低成本制造(低成本制造不是低端制造),“腾笼换鸟”的方式值得商讨。比如,美国对曾经在转型中采取的空心化模式已经后悔,近几年来开始采取制造业回归。只要能带来就业机会,只要能够提高劳动者素质,只要有利于社会稳定,低成本制造就有其存在价值。二是理性处理环境污染问题,环境对策要有科学依据。三是如何处理“两张皮”,“两张皮”是指企业创新、科技创新和经济运行并行发展的交集差,问题焦点集中在如何搞活企业自主创新、加强企业内研发机构和团队建设。

企业是经济发展的主体,企业创新发展有一个路线图——技术创新是基础,金融创新、商业模式创新是更高阶段创新,最高点是文化创新。文化创新是企业竞争的核心,标志企业创新的高度。

江苏长电科技股份有限公司董事长王新潮

企业发展需要与主流市场对接

封测企业一方面需要技术升级,与主流产品对接;另一方面需要提升管理水平。

截至2013年10月,长电科技的销量增长了19.5%%。11、12月市场看上去不是很好,有些下滑。主要原因在于国内手机IC设计企业的变化,比如锐迪科是长电的大客户,其被整合后对后端封测企业也带来一定的影响。

从国内封装环节来看,目前处在断层的状态,新的市场接不住,传统的市场在萎缩。比如,当前智能手机发展最为迅猛,但智能手机主要的封装技术国内一些封装企业还跟不上,而传统的业务在进一步萎缩,市场不景气,比如普通家用电器领域。

封测企业要保持发展,需要进入主流市场。比如,华天科技的快速成长,源于其业务与智能手机相关。长电发展保持上升主要源于能够跟上智能手机发展的步伐。

对此,封测企业一方面需要技术升级,与主流产品对接。技术不升级,只能做很低端的产品,只能导致价格战,这不是出路。另一方面是管理水平提升,也要给予重视。

华进半导体封装先导技术研发中心副总经理曹立强

国内IC企业自发创新驱动力不足

在未来封测技术发展中,先进封装制造尤其是三维集成越来越被国际所接受,突破点就在于三维系统封装。

要做高端工艺,不能把芯片设计、制造和封测完全分离开。整个高端产品的设计系统构架将被打破,会从系统封装设计开始,然后是芯片设计。

当前,国内的集成电路产业需求很旺盛,但是企业内在的创新驱动力不足,是一种被市场驱动的创新,而不是一种自发的创新。

产业发展需要协同创新,主要有三个层面:从产业链来讲,就是工艺、装备、材料环节的创新;从上下游角度来讲,是芯片设计、制造和封测的创新;从格局来看,是政府、产业、研究所和协会的创新。

在未来封测技术发展中,先进封装制造尤其是三维集成越来越被国际所接受。现在所有集成电路的厂家包括前道、后道都在关注。对于企业来讲,动辄就是几亿美元的投资,一家企业独立投资很困难,需要产业链协同,几家公司联合把事情做起来。这也是当时建立华进公司的初衷。华进是企业机制体制创新的一个试点。

竞争型企业如何合作,尤其是在未来技术上共同合作,我们也一直在探索。未来要想在集成电路产业中有立足之地,产业链的协同创新和与竞争型企业的联合是必须的。比如英特尔、三星、AEMD、格罗方德、台积电,几家企业是竞争关系,但同时也有合作关系和共生关系。

集成电路是欧美的必争之地,举国之力在做。现在中国追赶很吃力,但不追又不行。在企业创新方面,存在技术、资金、人才等问题。现在的创新,已经从单纯的技术创新发展成为“技术+应用创新”。从创新来讲,应用是载体。以后还要发展到文化创新这一更高阶段,是一条漫长的路。如果封测企业目标是成为世界一流企业,那么必须要走这条路。

当下,封测业有可能在某些技术上实现弯道超车,封测联盟也提出“全面追赶、局部超越”,以点带面。我们的突破点就是三维系统封装,国内外企业都在重点研发。在封测联盟下成立了TSV研发联合体,目前有一个联合研发团队在华进共同研发,一起进行原始技术创新、集成技术的开发以及产品的导入,使各环节实现无缝连接。

中国工程院院士许居衍

所有IC和电子系统都将可重构

硅CMOS技术主要通过器件(工艺)创新、电路(架构)创新和集成(方法)创新来实现。

硅CMOS技术的精髓是等缩放,功耗约束导致暗硅现象,成为前进中的又一个障碍。

硅CMOS技术发展出现以下几种情况:一是硅CMOS集成中有源器件沟道越来越小,而第三维布线层次越来越多。二是进展中出现了一个“悖论”,摒弃本系材料特征的优势,发展原本平面集成的技巧;抑制本应充分利用的效应,专注不涉及器件机理的加工。三是产业经济循环有可能受阻。四是新兴器件短期“无望”。

当前,硅CMOS技术出现诸多瓶颈,但一时又离不开它。在现存范式内,硅CMOS技术需要创新,主要通过器件(工艺)创新、电路(架构)创新和集成(方法)创新来实现。

实现硅技术发展创新,需要把握以下几个方面:

一是硅CMOS器件提升空间日益缩小,目前实践中的两种“自上而下”创新(器件沟道纳米线、量子阱化;新兴器件沿用FET结构),或许会导致“自下而上”的创新。

二是数以亿计纳米级硅CMOS集成所带来的产品参数散差、涨落和高开发成本,将极大地推动制成品可编程、可重构的创新发展,这将导致“可编程、可配置不仅仅存在于FPGA中,而且存在于所有IC中,甚至电子系统也将具有可重构功能。

三是在延伸缩小硅CMOS片上集成日益困难的情况下,拓展摩尔已成为重要的方向,这种涉及异质功能的集成方法,在3DIC上仍存在诸多问题,因此发展空间很大,这将在第三次工业革命浪潮中得到空前发展。

清华大学微电子所所长魏少军

软硬兼施成为IC企业必修课

硬件复兴的发展路线是应用驱动下的“软硬兼施”,要求人们从互联网视角重新看待硬件。

互联网改变了人们的生活方式,互联网企业也在强势介入硬件:谷歌收购摩托、阿里推云手机、百度推手机等等,这些都是硬件复兴的现象。

移动智能终端是硬件复兴的核心。但是手机创新步伐缓慢,可穿戴设备开创了一个新的空间。未来几年,可穿戴设备将成为新的增长点,引发个人数据库革命。瑞士信贷预测,目前可穿戴设备市场规模达30亿~50亿美元,未来2~3年将达到300亿~500亿美元。

可穿戴设备是硬件复兴的驱动力,不过硬件复兴并不只是可穿戴设备,今后移动个人云(移动存储+无线接入+云服务+移动电源)将成为重点。硬件复兴的特点主要表现为:面向移动互联网、以智能手机为中心、各类传感器、硬件+软件+互联网+服务、数据+音频+图像+视频、个人应用+分享+社区、健康+运动、个人数据+个人云、个性化应用+平台化硬件、商业模式创新、云计算+物联网。

硬件复兴的实质是移动互联网和大数据支撑下的智能移动终端外延扩展和应用创新。其发展路线是应用驱动下的“软硬兼施”。与以往硬件支撑互联网的发展而催生出虚拟经济不同,硬件复兴将要求人们从互联网视角重新看待硬件,从而改变硬件厂商的命运,影响和改变其他产业的商业模式。

从硬件复兴来看集成电路,将有如下发展变化:一是集成电路的发展将从“单一的技术创新”驱动转变为“技术创新+应用创新”。二是应用创新驱动软件创新,软件创新引领芯片创新将成为发展的主旋律。三是“软硬兼施”成为集成电路企业的必修课。四是微处理器、存诸器和各类接口是芯片必须掌握的核心技术和IP。五是集成电路企业“跨前一步”,将迎来更宽广的发展空间。

上海新阳半导体材料股份有限公司副董事长孙江燕

材料商应关注整个产业走向

封测产业链联盟推动产业链的合作,上下游企业从“买卖关系”转变成为“战略合作伙伴”。

在封测产业链中,以前企业之间是点对点,材料供应商与下游是“客户关系”、“买卖关系”。材料企业经常遇到这样的情况,国内客户常会问起生产出的材料被国外哪些企业使用过,而国外客户会问有没有国内企业在用你的材料。

对于材料厂商而言,材料产品是功能性产品,无法在实验室中做得和客户需要的一模一样,要做到一样,必须要有与客户一样的工厂。即使这样,也只能对某一两种产品很熟悉,不可能对所有的产品熟悉。

现在通过封测产业链联盟推动产业链的合作,使上下游企业改变了以前的观念和模式,也从“买卖关系”转变成为“战略合作伙伴”的关系。通过协同创新,以封装龙头企业为主,把上下游横向、纵向都连起来。下游企业需要什么样的材料、技术,会反馈给材料厂商,材料厂商根据需求进行研发、生产,做到有的放矢。同时,上下游之间的磨合加快,材料厂商在客户的反馈中能够不断升级,做出来的产品水平提升得也会很快。

作为材料商,需要关注的不仅是同行业在做什么,还要关注整个产业在朝什么方向走。比如:材料厂商需要关注和研究物联网、云计算、智慧城市,例如传感器的封闭技术、制造技术,材料在其中如何做支撑等。

当前产业链以“项目”为纽带,上下游结合共同开发。比如开发一个晶体管,材料厂商会考虑,这个如何集成,用什么材料?封装厂会考虑封装,设备厂考虑做设备。产业链上下游一起来开会,共同攻关。

信息产业发展极快,在摩尔定律失效之后,更需要产业链上下融合。以前整个行业“老死不相往来”,比如在一个会议上很少碰到三个同类企业,现在整个产业链协同之后能够相互了解,这对企业和产业链发展来说都受益。

(文字由记者慕容素娟根据资料整理,未经本人审阅。)


责任编辑:任凌雨
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