劉明院士

在10月22日下午舉行的2020中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)上，劉明院士作了題為《集成電路的創(chuàng)新與發(fā)展》的大會(huì)報(bào)告，其中談到中國(guó)集成電路的現(xiàn)狀以及她的個(gè)人思考。

劉明稱，中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有利之處可以用三個(gè)短語(yǔ)概括：市場(chǎng)巨大、政府重視和資本熱捧。

“首先看市場(chǎng)，2019年中國(guó)集成電路的進(jìn)口額是3000億美元。2019年整個(gè)IC全球的銷售額大概4500億美元，所以大部分都被中國(guó)買來(lái)了。”此外，政府對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)高度重視，出臺(tái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策。在資金方面，中央成立了集成電路產(chǎn)業(yè)的專項(xiàng)基金，首期是1387.2億，二期超過(guò)了2000億。各個(gè)地方政府都成立了地方的專項(xiàng)資金來(lái)支持中國(guó)集成電路的發(fā)展。

劉明介紹，在2010年到2019年10年間，中國(guó)集成電路的年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)了20%，同期國(guó)際的年均符合增長(zhǎng)率大概是5%，中國(guó)的增長(zhǎng)速率遠(yuǎn)高于全球水平。2020年上半年，整個(gè)銷售額也達(dá)到了3539億，同比增長(zhǎng)了16.1%。

再看整個(gè)的集成電路三個(gè)方面——測(cè)封、制造和設(shè)計(jì)的比例。她介紹，2015年到2020年的第一季度，中國(guó)這三個(gè)方面的比例正在逐步優(yōu)化。

“從過(guò)去的大封測(cè)、小制造、小設(shè)計(jì)，到現(xiàn)在的大設(shè)計(jì)、中封測(cè)、中制造方向的演進(jìn)。但是即使如此快速的發(fā)展，到了2020年國(guó)產(chǎn)芯片的自給率也只有16.7%?！?/p>

中國(guó)集成電路的現(xiàn)狀

劉明從材料、設(shè)備和制造技術(shù)等角度進(jìn)一步分析中國(guó)集成電路的現(xiàn)狀。

她表示，半導(dǎo)體的主要材料，從硅片到掩模版、光刻膠等領(lǐng)域由日本廠商占領(lǐng)。其它材料比如電子特氣、拋光液和拋光墊等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額由美國(guó)廠商占領(lǐng)?！皣?guó)產(chǎn)的硅片大部分都用在分離器件、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域里，而在集成電路制造領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)硅片的比例非常低。”

設(shè)備方面，“中國(guó)集成電路設(shè)備各環(huán)節(jié)的平均占有率（包括低端的后端的設(shè)備）是14%，而光刻設(shè)備、離子注入等核心設(shè)備都來(lái)源于歐美國(guó)家，國(guó)產(chǎn)率不足5%。如果對(duì)比先進(jìn)的28nm特別是18、14nm以下的技術(shù)，國(guó)產(chǎn)占有率更低?！?/p>

“再看制造技術(shù)，我們的工藝制成落后大概2到3代，同時(shí)體量特別小?！薄按蠹也灰舛⒅舛说募夹g(shù)，我們的基礎(chǔ)是否夯實(shí)也非常重要?！?/p>

劉明還提到中國(guó)集成電路的另一大特點(diǎn)——產(chǎn)業(yè)發(fā)散。不同于全球集成電路企業(yè)并購(gòu)頻繁、高度聚集，中國(guó)的企業(yè)如雨后春筍，層出不窮。“2004-2019年，中國(guó)IC產(chǎn)值增加20倍，企業(yè)數(shù)增加300倍，設(shè)計(jì)企業(yè)突破4000家。”

她在報(bào)告中指出科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系，認(rèn)為科學(xué)研究需要積累，前瞻研究轉(zhuǎn)換成市場(chǎng)應(yīng)用需要再次創(chuàng)新和時(shí)間周期?！爸袊?guó)目前商業(yè)模式的創(chuàng)新是非常有活力，也很有資源，但是底層技術(shù)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)如何堅(jiān)守和獲得支持，也值得我們深思?！?/p>

集成電路如何發(fā)展？

“集成電路成了一級(jí)學(xué)科，很多人都在問(wèn)，你們覺(jué)得要怎么發(fā)展？”

在劉明看來(lái)，新技術(shù)不斷出現(xiàn)是集成電路領(lǐng)域最大的特點(diǎn)。“材料、設(shè)備、工藝、軟件、硬件的整體提升，才能讓這個(gè)行業(yè)整體提升，其實(shí)是一個(gè)微觀世界的龐大系統(tǒng)工程。這個(gè)行業(yè)融合了電子信息、物理、化學(xué)、材料、工程、自動(dòng)化等等多學(xué)科的交叉，其實(shí)需要綜合的知識(shí)背景，交叉的技術(shù)技能融合創(chuàng)新的素質(zhì)，才能在這個(gè)行業(yè)里游刃有余?！?/p>

她認(rèn)為，美國(guó)IC產(chǎn)業(yè)之所以強(qiáng)大是源于他們對(duì)STEAM基礎(chǔ)學(xué)科的高度重視（STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科英文首字母的縮寫），所謂功夫在詩(shī)外。大學(xué)教育無(wú)論改了多少專業(yè)都應(yīng)該以通識(shí)教育為主，夯實(shí)基礎(chǔ)，學(xué)生能夠有學(xué)習(xí)的能力和獨(dú)立思考的能力更重要。

“應(yīng)該堅(jiān)持市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，按產(chǎn)業(yè)規(guī)律辦事，避免更多的行政干預(yù)。改善產(chǎn)業(yè)環(huán)境、稅收調(diào)節(jié)以及產(chǎn)品的迭代機(jī)制，健康的資本，技術(shù)的積累、創(chuàng)新的機(jī)制都對(duì)這個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展至關(guān)重要?！?/p>

劉明表示，核心的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)發(fā)展沒(méi)有捷徑和彎道，“有彎道別人也走了不會(huì)留給我們”，夯實(shí)基礎(chǔ)、長(zhǎng)遠(yuǎn)布局非常重要。另外，她還提到應(yīng)加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和企業(yè)家財(cái)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)、堅(jiān)持改革開放等。

劉明，1964年4月出生于江西豐城，1998年于北京航空航天大學(xué)獲博士學(xué)位。現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院微電子研究所研究員、博士生導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院微電子器件與集成技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。2015年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。

劉明長(zhǎng)期致力于微電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究，在存儲(chǔ)器模型機(jī)理、材料結(jié)構(gòu)、核心共性技術(shù)和集成電路的微納加工等方面做出了系統(tǒng)性和創(chuàng)造性的工作。她的代表性成果包括：建立了阻變存儲(chǔ)器（RRAM）物理模型，提出并實(shí)現(xiàn)高性能RRAM和集成的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)方法。