“工商科學家”的前瞻布局極大規模集成電路關鍵技術集體

　　 22納米高K介質/金屬柵工程、14納米FinFet器件、新型閃存器件、可制造性設計……這些關鍵技術的突破，標志著我國在集成電路這一高度全球化的高科技競爭領域前沿擁有了一席之地。

　　提出了“ZL指導下的研發戰略”，并首次實現了向大型制造企業的許可轉讓……這些成果的取得，都離不開中科院微電子所“極大規模集成電路關鍵技術集體”5年的攻關努力。

　　提前布局

　　2009年，我國集成電路產業有相當大的緊迫感。

　　當時，英特爾已經做出基于全后柵平面工藝的32納米處理器，基于三柵晶體管的立體器件工藝研發接近完成。IBM聯盟、歐洲IMEC、韓國三星、日本東芝以及我國臺灣地區的臺積電等也紛紛著手研發各自的22納米制程技術。但此時，國內企業剛開始65~45納米工藝研發。

　　“我國集成電路的水平和先進國家相比有2~4年的差距，這決定了80%集成電路芯片需要進口。”中科院微電子所研究員閆江說，這直接導致的結果是：我國企業只能搶占中低端市場，且利潤極低。

　　而在集成電路先導工藝研發中心首席科學家朱慧瓏看來，與少數國外龍頭企業有能力集巨資進行研發相比，我國企業從體量來講尚不具備作同步研發的能力，因此須集全國之力對共性技術進行研發。

　　為此，在國家科技重大專項的支持下，該所啟動22納米先導技術攻關。研發與工業主流工藝兼容的22納米器件結構和工藝制程是團隊攻關的重頭戲，而對于他們來說，這項工作的硬件基礎幾乎是從零開始。

　　“在企業研發力量有限的情況下，我們希望提早布局，幫助企業開發關鍵節點技術。”該所所長葉甜春說。

　　如今，22納米先導技術攻關任務已圓滿完成，微電子所申請中國發明ZL1097項，首次在集成電路最新技術代上實現了中國ZL許可；一些關鍵性成果已被企業所使用；建成了一個具有國際先進水平的集成電路先導技術研發平臺和研發隊伍。

　　正因為如此，他們榮獲了2014年度中國科學院杰出科技成就獎。

　　數百道工藝步驟的打磨

　　22納米集成工藝的開發，需要首先完善工藝研發平臺。任何時間上的延誤都意味著巨大的經濟損失。為了搶時間，原定兩年的工藝集成任務被壓縮到8個月完成。其中的辛苦不言而喻。此外，“中國在做這個了，他們行不行？”這樣的質疑一直伴隨著研發過程的始終。

　　“跑片子”是業內行話。一個硅片底片要經過數百道工藝，才會被“打磨”成芯片。而這需要合理的工藝流程保障。“跑工藝前，要先設計流程，即第一套工藝怎么跑，第二套怎么跑，工藝之間如何銜接。”閆江說。

　　在團隊開展平臺建設的過程中，最期待的是跑片結束、通線的那一瞬間。可以說，他們的每一步都走得小心翼翼，甚至用如履薄冰來形容也不為過。

　　在這段時間，集成電路先導工藝研發中心主任趙超經常5點鐘就醒來。“壓力很大。”趙超擔心，倘若通不了線，就無法系統“跑片子”，關鍵工藝的研發和重要的集成任務也不能完成。

　　2012年4月，當第一個驗證工藝設備器件研制出來的那一剎那，在場的所有人都“眼淚汪汪”的。

　　而在22納米打下的扎實基礎上，趙超與團隊的其他研究人員很快殺到了14納米的戰線上。而14納米FinFet器件的研制成功，使我國集成電路產業又邁上了一個新臺階。

　　“工商科學家”

　　在團隊成員看來，之所以能夠取得現在的成果，“最值錢”的是人。整個構架工程師團隊比較完整，支撐著平臺有效運行。

　　“海歸團隊和國內工程師團隊有豐富的研發經驗。青年工程師隊伍也在成長。經過這5年訓練，我們有了一支能打硬仗的隊伍。”閆江說。確實，朱慧瓏曾在英特爾和IBM工作10多年，是IBM的引領發明家和發明大師；趙超也曾在IMEC從事了10多年研發工作，在高K/金屬柵、銅互連和接觸等集成電路關鍵領域里作出過重要貢獻；閆江則擁有在英飛凌公司美國研發部10年的工業界研發經驗，并曾參與和負責了90納米、65納米、45納米和32納米技術代的產品研發項目。

　　而這恰恰和朱慧瓏一直在提倡的一個概念非常吻合，即“工商科學家”。在朱慧瓏看來，所謂“工商科學家”就是既要精通科學專業本行，又要熟悉工程、尊重和了解市場。

　　“集成電路研究是偏工程的，其目的是服務于生產。”朱慧瓏說，而工業界，尤其是生產線最看重的是在高效利用既有技術的基礎上，用最巧妙的發明創造或對既有技術作最小的改動去完成創新任務，從中產生的新技術按需申請有效的ZL保護。這則決定了研發團隊與企業之間要多交流，從而達到兩者的融合與互補。

　　事實上，“工商科學家”正是微電子所努力探索與企業合作體制的一種體現。在葉甜春看來，著手于前瞻性技術研究，服務于產業，與企業一道建設產業技術研發力量，是近年來微電子所前進的方向。研究所作為技術創新的“偵察兵”，要解決科技與產業的有效結合，其關鍵是建立與產業界這支“大部隊”的良好合作機制。