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又是一年高招季,打开浏览器或者询问AI,集成电路相关专业大多会出现在热门专业的列表当中。但如果把时针拨转回70年前,这还是个少有人关注的领域。
1956年,半导体技术被列为当时国家新技术四大紧急措施之一,中国半导体物理学科开创者黄昆、复旦大学原校长谢希德联合北京大学、复旦大学、南京大学、吉林大学、厦门大学创办了中国第一期半导体专业本科班。
“学好数理化,走遍天下都不怕。”在物理的诸多门类里,年轻的叶甜春受谢希德报国故事的感染,选择了复旦大学半导体物理与器件专业。这位亲历了集成电路行业从低谷徘徊、被动引进,到自主突围、掌握话语权的完整历程的科学家,用半生坚守书写了中国“芯”的奋斗故事。

“留下来,把工作做完”
1986年,叶甜春本科毕业。那一年,中国科学院109厂与中国科学院半导体研究所、计算技术研究所有关研制大规模集成电路部分合并为中国科学院微电子中心(现为中国科学院微电子研究所),他便一步踏入了半导体行业。
“那时候正是行业的低谷期。”叶甜春表示,我国集成电路产业的发展长期受到西方等发达国家的限制,同时,进口产品的冲击让国内产业暴露出质量、成本和性能上的差距。“造不如买、买不如租”的观念蔓延,自主研发单位面临经费缩减、队伍解散的困境。
出国、下海、转行……看着身边朋友纷纷离开,行业里面人就越来越少,叶甜春却有自己的考量。“我那会儿就是责任感,我所在的课题组里有几个国家任务,总要把手里的工作做完才行,不能一拍屁股走人。”他想着坚持下去总能学到一些东西。
他也并非没有离开的机会。1992年,中国科学院公派他去日本理化学研究所做访问学者,出色的研究成果让该研究所向他抛出了橄榄枝,推荐他在日攻读研究生。可手续还没办,国内课题组组长的一封来信改变了他的决定——国内攻关任务人手紧缺,关键工艺研发无人接手。
“我想了想还是决定放弃,至少先把课题组的工作完成再说。”而这一回来,叶甜春就再也没有离开。
数十年间,本科学历的他在重视实干的中国科学院稳步成长。30岁任高级工程师,32岁任研究员,41岁任中国科学院微电子研究所所长,成为系统内少见的本科出身的所长。
从无到有,由弱渐强
根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,2008年,“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项(简称专项)启动实施,叶甜春被任命为专项技术总师,200多家企事业单位,8万多名科研人员参与技术攻关。
集成电路制造技术代表着当今世界微细制造的最高水平。一枚小小的芯片背后,从原材料到终端产品,加工流程涉及长晶、抛光、切片、图形加工、薄膜生长、电路布线等近千步工艺,200多种制造设备,涵盖数学、物理、化学、精密机械、精密光学、自动化等40多个学科。
专项实施前,我国集成电路高端装备和材料基本处于空白状态,与国际存在数代差距。“我们的目标是开展集成电路制造装备、成套工艺和材料技术攻关,掌握核心技术,开发关键产品,实现产业自主创新发展。”叶甜春说。
芯片研发的历史大体遵循了摩尔定律,即每18个月到两年时间,芯片的晶体管集成度就会翻一倍,这意味着芯片上的晶体管尺寸必须越来越小。
叶甜春介绍,2008年时,国内集成电路制造最先进的量产工艺为130nm,研发工艺水平为90nm。不同于“先做实验、后写专利”的研发模式,他带领团队确立专利导向下的研发战略,提前绘制“专利地图”,预判“摩尔定律”未来数代技术路线,布局核心专利,再通过实验验证,最后形成高价值专利池。
2016年,世界知识产权组织发布专题报告,将微电子所的鳍式场效应晶体管(FinFET)专利质量评为世界第一。“当时我们的数量是全球第十一,质量排名最高。这是我们第一次发现,原来在别人认为只能追赶的地方,我们已经可以领跑了。”
专项实施的十余年间,累计产出三万余项国内发明专利和3000多项国际发明专利,形成了自主知识产权体系。相关专利大量被英特尔、三星等全球的机构和企业引用,多项专利成为22nm至3nm工艺绕不开的核心方案。我国的集成电路制造技术实现了“从无到有,由弱渐强”的巨大变化,从一个后来者,做到了“你中有我”。
做科研,心脏要大
走在行业前沿、率先提出全新路径的人,往往最先承受质疑与误解,叶甜春也曾多次站在争议中心。
“推行专利前置布局之初,很多人认为专利是制造垃圾,甚至有声音说我们是在拿着垃圾试图糊弄国家。”叶甜春不以为然,在他看来,专利是核心技术的承载形式,不仅是保护自己的盾牌,也是参与竞争的有力武器,没有知识产权保护体系就像是没有防御工事的阵地。
而当他跳出纯科研视角,主动对接产业、金融资本谋划产业链协同布局时,又被调侃“身为科学家,不谈技术只谈产业、投资,偏离科研本分”。
面对这些质疑,叶甜春的态度很干脆,“做科研出身如果连质疑都接受不了,那就不要当科学家。新的东西出来必然会打破固有认知,但你要坚信自己,坚定它是正确的,那就不要怕。有事业,就得有格局;有格局,就得有心胸。心脏要大,心胸要足够广。”
过去十几年间,通过引进、消化、吸收再创新的路径,我国半导体产业积极融入国际大循环,做到了“你中有我”,同时培育了200余家集成电路制造、封测、装备、材料和零部件领域的重点骨干企业。
面对百年未有之大变局,继续依赖国际大循环可能成为制约我国集成电路向高端迈进的最大“卡点”之一。“不能想着‘弯道超车’,费很大劲拐个弯,最后还是要在同一条路上你追我赶。我们要做的是‘换道发展’,开辟新的赛道,打造新的生态。”
叶甜春表示,未来要利用我国市场规模、工业体系等综合优势,通过应用牵引系统创新,带动产品创新和制造技术创新,走出中国特色集成电路创新之路。依托国内大循环,建立新的产业生态,重塑一个由中国主导的全球化体系,从“你中有我”变为“以我为主”。
在他看来,集成电路领域需要的是耐心和定力,是一步一个脚印的布局。更重要的,是一种从骨子里散发出的相信“能开辟新路”的自信。(记者蔡琳)
