龐大信息社會的根基是一枚枚小巧的集成電路，通常被人們稱為“芯片”。別看芯片“身材小”，他們“喂養(yǎng)”著現(xiàn)代工業(yè)，手機、電腦、家電、高鐵、電動車、機器人、醫(yī)療儀器等離開他們根本無法運轉。
“芯片強則產(chǎn)業(yè)強，芯片興則經(jīng)濟興，沒有芯片就沒有安全。”科技部重大專項辦公室主任陳傳宏說，芯片（集成電路）制造技術是當今世界最高水平微細加工技術，是全球高科技國力競爭的戰(zhàn)略必爭制高點。
2008年，我國啟動實施“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”國家科技重大專項（簡稱集成電路裝備專項）。9年來，集成電路高端制造裝備和材料從無到有填補產(chǎn)業(yè)鏈空白，制造工藝與封裝集成由弱漸強走向世界參與國際競爭，集成電路產(chǎn)業(yè)駛入了自主創(chuàng)新發(fā)展的快車道。
關鍵裝備實現(xiàn)從無到有
集成電路裝備專項實施以來，我國集成電路制造技術和產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從無到有、由弱漸強的巨大變化“每當集成電路技術進步一代，尺寸就縮小三分之一，對應整個集成度提高4倍。”集成電路裝備專項技術總師、中科院微電子研究所所長葉甜春說：“以28納米技術為例，集成度相當于在指甲蓋大小的面積上制造出10億個以上的晶體管，其中每根導線相當于人體頭發(fā)絲的三千分之一。更為先進的14納米技術，則相當于在人體頭發(fā)絲截面上制造出50萬個以上的晶體管，其中每根導線相當于人體頭發(fā)絲的五千分之一。”
如此精細操作堪比在“針尖上跳舞”，對裝備、材料、工藝都是極大的考驗，由于涉及高技術含量，制造集成電路的裝備價格是一般裝備價格的10倍到100倍。長期以來，在集成電路高端裝備上我國長期受制于人，因為沒有工藝節(jié)點達到90納米、65納米以下的國內(nèi)自主研發(fā)集成電路裝備，只能采用國外的設備。
西方發(fā)達國家一直對出口到中國的集成電路制造裝備和材料以及工藝技術嚴格審查和限制。這對我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展構成了嚴重制約，問題日益凸顯。與此同時，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展尤其是信息化進程的加快，對集成電路產(chǎn)品的需求持續(xù)快速增長，從2006年開始，集成電路產(chǎn)品超過石油成為我國最大宗進口產(chǎn)品，2013年至今，每年進口額超過2000億美元。
實現(xiàn)集成電路領域的自主創(chuàng)新發(fā)展迫在眉睫。2008年集成電路裝備專項實施以來，200多家企事業(yè)單位、2萬多名科研人員參與技術攻關，主要集中在北京、上海、江蘇、沈陽、深圳和武漢等6個重點產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。經(jīng)過廣大科研人員艱苦努力，我國集成電路制造技術和產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從無到有、由弱漸強的巨大變化。
“我們有了自己的刻蝕機等關鍵裝備，并批量應用在大生產(chǎn)線上；集成電路成套工藝水平提升5代，55/40/28納米三代工藝完成研發(fā)實現(xiàn)量產(chǎn)，20-14納米工藝研發(fā)取得突破；后道封裝集成技術成果全面實現(xiàn)量產(chǎn)，引領全行業(yè)技術水平從低端跨入高端，實現(xiàn)與世界同步。”葉甜春告訴記者。
這些自主研發(fā)的設備不僅銷往國內(nèi)市場，也逐步進入海外市場。比如，中微半導體設備(上海)有限公司研發(fā)的介質(zhì)刻蝕設備不僅支持國內(nèi)芯片制造企業(yè)從65納米到28納米技術代的發(fā)展，而且在國際市場上各個技術節(jié)點水平都可以與世界最先進設備廠商競爭。目前，中微公司已有460多個介質(zhì)刻蝕反應臺在海內(nèi)外27條生產(chǎn)線上高質(zhì)量、穩(wěn)定地生產(chǎn)了4000多萬片晶圓；在臺積電的研發(fā)線上正在開發(fā)和核準5納米刻蝕。
集成電路是所有產(chǎn)業(yè)中應用材料純度最高的產(chǎn)業(yè)。“我們研制出了拋光劑和濺射靶材等上百種關鍵材料，并通過大生產(chǎn)線考核進入批量銷售。這些成果基本覆蓋了我國集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈體系，扭轉了之前工藝技術全套引進的被動局面，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)自主健康發(fā)展打下了堅實基礎。”葉甜春說。
建立協(xié)同發(fā)展新模式
集成電路裝備專項通過市場機制打通了科技與經(jīng)濟的連接通道，建立科技、產(chǎn)業(yè)、金融與區(qū)域經(jīng)濟有效協(xié)同的新模式
“集成電路裝備專項取得了一系列技術成果，但更重要的成果是，專項通過積極探索，推動構建了市場經(jīng)濟下的新型舉國體制。”專項實施管理辦公室負責人、北京市經(jīng)濟和信息化委員會主任張伯旭說。
張伯旭所說的新型體制是通過市場機制來打通科技與經(jīng)濟的連接通道，推動建立以企業(yè)為主體，高校和科研院所大協(xié)作，科技、產(chǎn)業(yè)、金融與區(qū)域經(jīng)濟有效協(xié)同的新模式。
集成電路裝備專項由北京市、上海市兩個地方政府牽頭組織實施，這也是唯一一個由地方政府組織實施的重大專項，是我國科技重大專項組織實施模式的一次創(chuàng)新嘗試。9年來，北京市政府、上海市政府與中央部委共同強化專項的戰(zhàn)略研究和頂層設計，在重點區(qū)域合力布局，引導地方政府投入要素資源，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展、調(diào)整升級，形成了科技創(chuàng)新與區(qū)域經(jīng)濟融合協(xié)同發(fā)展的新局面。
張伯旭告訴記者，為了更好地解決科技成果產(chǎn)品化的問題，集成電路裝備專項率先提出了“應用考核技術，整機考核部件，下游考核上游，市場考核產(chǎn)品”的用戶考核機制。通過用戶和市場的考核驗證，保證專項成果成為經(jīng)過嚴格的市場與用戶考驗、真正可以應用的產(chǎn)品，解決了科技成果檢驗標準和驗證機制的難題，從而使專項研發(fā)的裝備、材料、零部件和工藝實現(xiàn)從技術創(chuàng)新到成果轉化應用的艱難跨越。據(jù)了解，專項成果的銷售業(yè)績累計1800億元。
產(chǎn)學研用緊密結合也是集成電路裝備專項實施中的一大亮點。專項通過構建光刻設備和封測等產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟，集合產(chǎn)業(yè)鏈上制造工藝、裝備、相關零部件和材料等上下游企業(yè)、相關研究機構和高等院校達200多家單位共同開展產(chǎn)學研用協(xié)同攻關。中芯國際是國內(nèi)規(guī)模最大、技術最先進的集成電路晶圓代工企業(yè)，通過專項整體布局，中芯國際先后為20余家設計單位提供65-45-28納米產(chǎn)品開發(fā)支持。2016年國內(nèi)設計公司營銷收入占中芯國際總營銷收入近50%。
隨著自主創(chuàng)新體系的日趨完善、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力的大幅提高，集成電路裝備專項主動引導地方和社會的產(chǎn)業(yè)投資跟進，扶植企業(yè)做大做強，推動成果產(chǎn)業(yè)化，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提高整體產(chǎn)業(yè)實力。
成果應用帶動產(chǎn)業(yè)提升
通過利用集成電路裝備技術，泛半導體制造領域的裝備國產(chǎn)化率大幅提高，LED照明、光伏等產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第一
作為基礎產(chǎn)業(yè)的集成電路制造裝備業(yè)，其成果輻射的帶動面很廣。通過利用集成電路裝備技術，LED照明、傳感器、光伏等泛半導體制造領域的裝備國產(chǎn)化率大幅提高。尤其是LED照明、光伏等領域已實現(xiàn)關鍵裝備成套國產(chǎn)化，國產(chǎn)裝備成為市場主流。
葉甜春告訴記者，據(jù)不完全統(tǒng)計，國產(chǎn)裝備在泛半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)銷售6590臺。這些裝備的國產(chǎn)化使得我國在LED、光伏等領域投資成本顯著降低，持續(xù)推動我國相關產(chǎn)業(yè)整體競爭力大幅提升，LED照明、光伏等產(chǎn)業(yè)規(guī)模躍居世界第一，技術水平也實現(xiàn)了國際領先。
北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司相關負責人介紹，通過集成電路裝備專項成果擴展應用，公司成為LED、光伏等泛半導體設備國際主流供應商，近年來在與本土零部件企業(yè)合作中，大幅提升了國產(chǎn)設備的性價比，在LED、光伏等領域全面替代進口產(chǎn)品，不僅增加了客戶效益，也為公司帶來了數(shù)十億元的銷售收入，相關設備批量出口美國、印度等國家。
中國是全球最大的半導體市場，也是全球最大的電子信息產(chǎn)品制造基地。葉甜春表示，面向2020年，集成電路裝備專項將圍繞傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求組織攻關，推動創(chuàng)新成果的規(guī)模化應用，支持中國企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中建立起核心競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展，形成特色優(yōu)勢。