能源、信息、材料是人類社會的三大支柱,集成電路產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心,是現(xiàn)今一切高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),是改造、提升、革新和換代傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)依托及手段,是國民經(jīng)濟中的重中之重,是國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
研發(fā)、生產(chǎn)集成電路要用千多種材料,而半導(dǎo)體(Ge、Si、GaAs、InP、GaN、SiC、AlN、金剛石半導(dǎo)體……)材料則是制造集成電路的主體功能材料。半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展和應(yīng)用水平是衡量一個國家的國力、國防、國民經(jīng)濟現(xiàn)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(dǎo)體的芯片,每一個角落都閃爍著半導(dǎo)體的光輝。
IC及材料產(chǎn)業(yè)事關(guān)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(fā)費就各超過了120億美元。
半導(dǎo)體材料、集成電路是資金密集、技術(shù)密集和人才密集的三密集產(chǎn)業(yè);是高投入、高產(chǎn)出和高速發(fā)展的三高產(chǎn)業(yè),是吞金吐金的行業(yè)。而且與電腦、電視機一樣,集成電路是一個技術(shù)含量高,卻價格低廉、換代快、競爭異常激烈殘酷的產(chǎn)品。因此國際上各發(fā)達國家和地區(qū)都投以巨資發(fā)展半導(dǎo)體材料和集成電路,意圖競相占領(lǐng)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(fā)費就各超過了120億美元;同期韓國投向集成電路的研發(fā)費達到93億美元(當時韓國號稱世界第三大電子工業(yè)強國);中國臺灣投了37億美元的研發(fā)費,而且在1995年至2000年的5年間,中國臺灣以“海歸”為技術(shù)骨干,一口氣建了20條8英寸集成電路生產(chǎn)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(xiàn)在,全球已經(jīng)建成了近百條12英寸集成電路生產(chǎn)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(fā),今年年底將有3家小批量投產(chǎn)(一條18英寸硅片生產(chǎn)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(dǎo)體工業(yè)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(chǎn)業(yè)。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(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)的集成電路的銷售總值不及國外一家企業(yè)的銷售值。應(yīng)該承認,我國至今仍然只是一個設(shè)計、制造和軟件開發(fā)的弱國。在這種情況下,我們集成電路從業(yè)人員應(yīng)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(chǎn)20萬片,硅外延片占30%)生產(chǎn)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(chǎn)線要用4億~6億美元;建一條8英寸集成電路生產(chǎn)線要用20億美元,如上海華虹建一條12英寸集成電路生產(chǎn)線要用40億~60億美元。
應(yīng)從國家層面給予支持鼓勵
集成電路的發(fā)展有著進一步大功率化和智能化的趨勢,應(yīng)提前注重新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)與接續(xù)。
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(xué)、生物等8大敏感器件共5大類半導(dǎo)體分立器件的發(fā)展有著進一步集成化的趨勢。而各類集成電路的發(fā)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(yīng)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(yīng)提前注重新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā)與接續(xù)。
人類社會進入工業(yè)革命以后,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在不斷加速。自20世紀進入21世紀以后,從半導(dǎo)體學(xué)科的角度看,將有如下重大轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)楣庾?,但電子仍起作用?/p>
二是如果20世紀是半導(dǎo)體的世紀,則21世紀將是光電半導(dǎo)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(zhàn)爭用火藥加鋼鐵,是電子對抗,是可控核能;則21世紀的戰(zhàn)爭將發(fā)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(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、太空戰(zhàn)和可控的熱核能戰(zhàn)。
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(yīng)的熱核能的可控技術(shù)的研發(fā)將是地球人類取之不盡的能源。
可以肯定,上述各類巨大轉(zhuǎn)變都要依靠電子集成電路和光子集成電路的進一步研發(fā)和應(yīng)用(應(yīng)用0.85μm、1.3μm和1.55μm波長激光器的光纖通信的光網(wǎng)早已普及),集成電路仍將是所有高新技術(shù)的核心技術(shù)。
國家應(yīng)從稅收等方面給予企業(yè)一定的鼓勵,同時在關(guān)稅等方面給予一定的保護。由于集成電路、軟件和半導(dǎo)體材料等是有關(guān)國家命運前途的大事,因此應(yīng)由全國人大、政協(xié)進行討論和正式立法