中国工程院院士吴汉明：我国集成电路产业需系统性更新和发展

吴汉明表示，集成电路产业是我们国家产业发展的工业粮食。但是我们国家的集成电路实际发展中遇到很多的困难，主要市产业发展要面对三大挑战：第一是有战略性产业特性的挑战，因为它有战略性市场的两重性；第二是技术层面上是极小和超大的极限组合；第三是产业链极长，涉及领域极宽。因此，中国的集成电路产业发展尤其艰辛，需要寻找特殊的办法推进。

国内芯片产业发展困难重重

西方的冷战思维封锁政策和世界龙头企业的市场垄断，从两个层面制约了我们集成电路产业发展。战略层面，国外对我国的出口限制非常严格，我们只能强化产业链的建设，研发自主的先进技术。先期发展的世界龙头企业布置了一些专利壁垒对我国进行封杀，因此我国必须要拥有自己的专利技术，掌握芯片核心技术。

一个挑战来自于产品本身，以极小化28纳米产品为例，精度是几个纳米（人类头发丝直径5万纳米），制造精度差不多接近物理极限。同时也是超大型系统组合技术，在一张硅片上同时制备数百万亿晶体管，通过60多种材料一千多步工艺制造出来，制造层面上是极小与超大的极限组合工程技术。

最严重的挑战来源于产业链，因为我国起步晚、起点低，产业的源头从硅的提炼，到拉单晶制备硅片、芯片设计、芯片制造、工艺材料和装备、一路上有好多个基础工业环节支撑它。同时集成电路制造涉及到的学科非常宽，在理工科院校离几乎有专业都与集成电路制造的领域相关。

摩尔定律和后摩尔时代

吴汉明还分享了做产业的摩尔定律和后摩尔时代定义。所谓摩尔定律是当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数量约每隔 18-24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。后面 Moore 修正为：单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。技术按照这个节奏发展的经济回报效益最好。

50多年来在摩尔定律的节奏中，世界集成电路芯片技术发展非常快，导致晶体管的制造成本下降也非常快。把时光回顾到1957年，那时候每个晶体管制造成本大概要一块美金的水平，到1997年可以看到手指上的一块小芯片里面大概几百万个晶体管，这样的制造成本大概也是一块美金。

技术的进步让晶体管价钱跌得非常快，技术的发展把晶体管制造成本变得非常便宜，使生活、社会发展有革命性的变化，所以芯片会越做越小。比如30年前大家看到的都是大电视，现在就是芯片驱动的平板电视。手机产业也是通过一系列技术的发展，让手机越做越小，最后形成智能手机。整个集成电路产业技术发展最核心的四个要点，就是体积小、功能多、耗电小和成本低。

但是不妙的消息是单个晶体管的价钱无法像以前那样下降，例如在28纳米的时候，五分钱可以买到一百万个晶体管，但是到20纳米的时候，要5.2美分才能买到100万个晶体管，就是28纳米技术代以后每单个晶体管的成本很难降下来，这也许是后摩尔时代的标志之一。

那么后摩尔时代的主要标志是什么呢？晶片越做越小，使研发设计成本大幅攀升，以32纳米技术带为例，走到当今的14和16纳米，所有的成本都要加一倍。例如，从32纳米代发展到16纳米技术代，一个上规模的芯片制造厂如果需要从45亿增加到90亿美金，研发成本从9亿增长到18亿美金，设计成本则从1亿增加到2亿美金，这样高的成本支撑，使得设计公司必须看到市场上有10亿美金的市场才愿意投入，否则投入的风险极大，根本没办法把成本收回来。

整个芯片制造产业链中，我国从芯片设计到制造、封装、整机厂商产业链中，设计到制造的衔接环节看起来比较薄弱。为此需要建立了一个设计IP核公共平台，强化设计与制造两者衔接技术的发展。

技术的发展呼唤一个公共的技术分享平台

吴汉明还表示，目前我国芯片在国内市场上看到的是，国内市场还有少量的国产芯片销售，比列也就是2%-22%，大部分国内芯片市场都被进口芯片垄断。

为什么会这样？虽然我国芯片制造企业有部分芯片的制造能力，但是主要承接国外芯片设计企业的订单，虽然近年来国内的设计公司订单上升不少，但是设计服务能力还需要大幅提升，从而可以支持国内的大众创新发展道路。吴汉明表示，在这个产业背景下，我们建立了公共设计IP核平台，希望把芯片的设计制造精密地衔接起来，在这个平台上通过设计服务平台提供设计服务，提供芯片的生产和制造、封测再推广到市场，弥补设计与制造的鸿沟，促进我国产业链的整体发展。

最后，吴汉明总结，产业链的特点是需要核心环节，技术的发展使得业内呼唤一个公共的技术分享的平台，重视产业链中的软环节的发展，譬如EDA/IP核等技术，因此产业技术中迫切需要符合国情的新型的产学研合作方式。

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