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    及早重視新材料新結構研發與接續

    來源:中國電子報、電子信息產業網   作者:朱黎輝  發布時間:2014-08-22

    能源、信息、材料是人類社會的三大支柱,集成電路產業是電子信息產業的核心,是現今一切高新技術產業的核心技術,是改造、提升、革新和換代傳統產業的技術依托及手段,是國民經濟中的重中之重,是國家的戰略性新興產業。

    研發、生產集成電路要用千多種材料,而半導體(Ge、Si、GaAs、InP、GaN、SiC、AlN、金剛石半導體……)材料則是制造集成電路的主體功能材料。半導體集成電路的發展和應用水平是衡量一個國家的國力、國防、國民經濟現代化和人民生活水平的重要標志。如今的人類社會到處都裝上了半導體的芯片,每一個角落都閃爍著半導體的光輝。

    IC及材料產業事關國計民生

    在1995年至2000年的5年間,美國與日本投向集成電路的研發費就各超過了120億美元。

    半導體材料、集成電路是資金密集、技術密集和人才密集的三密集產業;是高投入、高產出和高速發展的三高產業,是吞金吐金的行業。而且與電腦、電視機一樣,集成電路是一個技術含量高,卻價格低廉、換代快、競爭異常激烈殘酷的產品。因此國際上各發達國家和地區都投以巨資發展半導體材料和集成電路,意圖競相占領制高點。

    在1995年至2000年的5年間,美國與日本投向集成電路的研發費就各超過了120億美元;同期韓國投向集成電路的研發費達到93億美元(當時韓國號稱世界第三大電子工業強國);中國臺灣投了37億美元的研發費,而且在1995年至2000年的5年間,中國臺灣以“海歸”為技術骨干,一口氣建了20條8英寸集成電路生產線,等于投了400億美元,成了世界集成電路主要的加工基地。

    現在,全球已經建成了近百條12英寸集成電路生產線,每條線需要投入40億~60億美元。其中,中國臺灣占1/3,美國占1/3,日本、歐洲占余下的1/3。目前,全球早已開始了18英寸硅拋光片和集成電路的研發,今年年底將有3家小批量投產(一條18英寸硅片生產線需要投資10億美元,一條18英寸IC線至少要投100億美元)。

    2011年全球半導體工業的總銷售值達到3396億美元,支撐著全球8萬億~10萬億美元的電子信息產業。其中,Intel公司為539.99億美元、三星電子為334.44億美元、德州儀器為137.35億美元、臺積電為133.2億美元、意法半導體(STM)為97.35億美元、海力士為93.99億美元、高通為88億美元、AMD(超微電子)為65.68億美元、英飛凌為55.92億美元、無錫海力士意法半導體為18.65億美元、中芯國際(SMIC)為13.19億美元、上海華虹為7.3億美元、華潤微電子(SMC)為4.85億美元。

    我國大陸生產的集成電路的銷售總值不及國外一家企業的銷售值。應該承認,我國至今仍然只是一個設計、制造和軟件開發的弱國。在這種情況下,我們集成電路從業人員應當腳踏實地,多做實事。

    目前,建一條集成電路用的標準8英寸硅單晶拋光片(月產20萬片,硅外延片占30%)生產線要用2.5億美元;建一條12英寸硅單晶拋光片(硅外延片和SOI片各占30%)生產線要用4億~6億美元;建一條8英寸集成電路生產線要用20億美元,如上海華虹建一條12英寸集成電路生產線要用40億~60億美元。

    應從國家層面給予支持鼓勵

    集成電路的發展有著進一步大功率化和智能化的趨勢,應提前注重新材料、新結構的研發與接續。

    二極管、三極管,電力電子器件,光電子器件,微波器件,光、機、電、壓、磁、氣、化學、生物等8大敏感器件共5大類半導體分立器件的發展有著進一步集成化的趨勢。而各類集成電路的發展有著進一步大功率化和智能化的趨勢。其特征尺寸線寬進入納米時代以后,由于各種寄生效應的不斷凸顯,摩爾定律將因接近器件尺寸的“極限”而失效,所以應提前注重新材料、新結構的研發與接續。

    人類社會進入工業革命以后,科學技術的發展在不斷加速。自20世紀進入21世紀以后,從半導體學科的角度看,將有如下重大轉變:

    一是如果20世紀信息的載體是電子,則21世紀信息的載體將逐步轉變為光子,但電子仍起作用。

    二是如果20世紀是半導體的世紀,則21世紀將是光電半導體的世紀。

    三是如果20世紀各類電子元器件、整機的容量、頻率、速度是3G(109)時代,則21世紀將是3T(1012)時代。

    四是如果20世紀的戰爭用火藥加鋼鐵,是電子對抗,是可控核能;則21世紀的戰爭將發展為光電子對抗(各種大功率束的激光定向能、微波定向能武器)、計算機戰、網絡戰、太空戰和可控的熱核能戰。

    五是如果20世紀的能源主要是由碳、碳氫化合物和碳水化合物等化石能源來提供,那么21世紀的主要能源將會由可再生能源、綠色能源硅太陽能電池來提供。當然海水中的重水(重氫)的提煉和月球上氦Ⅲ的采集所對應的熱核能的可控技術的研發將是地球人類取之不盡的能源。

    可以肯定,上述各類巨大轉變都要依靠電子集成電路和光子集成電路的進一步研發和應用(應用0.85μm、1.3μm和1.55μm波長激光器的光纖通信的光網早已普及),集成電路仍將是所有高新技術的核心技術。

    國家應從稅收等方面給予企業一定的鼓勵,同時在關稅等方面給予一定的保護。由于集成電路、軟件和半導體材料等是有關國家命運前途的大事,因此應由全國人大、政協進行討論和正式立法

    責任編輯:李尚峰
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