“工商科学家”的前瞻布局极大规模集成电路关键技术集体

　　 22纳米高K介质/金属栅工程、14纳米FinFet器件、新型闪存器件、可制造性设计……这些关键技术的突破，标志着我国在集成电路这一高度全球化的高科技竞争领域前沿拥有了一席之地。

　　提出了“ZL指导下的研发战略”，并首次实现了向大型制造企业的许可转让……这些成果的取得，都离不开中科院微电子所“极大规模集成电路关键技术集体”5年的攻关努力。

　　提前布局

　　2009年，我国集成电路产业有相当大的紧迫感。

　　当时，英特尔已经做出基于全后栅平面工艺的32纳米处理器，基于三栅晶体管的立体器件工艺研发接近完成。IBM联盟、欧洲IMEC、韩国三星、日本东芝以及我国台湾地区的台积电等也纷纷着手研发各自的22纳米制程技术。但此时，国内企业刚开始65~45纳米工艺研发。

　　“我国集成电路的水平和先进国家相比有2~4年的差距，这决定了80%集成电路芯片需要进口。”中科院微电子所研究员闫江说，这直接导致的结果是：我国企业只能抢占中低端市场，且利润极低。

　　而在集成电路先导工艺研发中心首席科学家朱慧珑看来，与少数国外龙头企业有能力集巨资进行研发相比，我国企业从体量来讲尚不具备作同步研发的能力，因此须集全国之力对共性技术进行研发。

　　为此，在国家科技重大专项的支持下，该所启动22纳米先导技术攻关。研发与工业主流工艺兼容的22纳米器件结构和工艺制程是团队攻关的重头戏，而对于他们来说，这项工作的硬件基础几乎是从零开始。

　　“在企业研发力量有限的情况下，我们希望提早布局，帮助企业开发关键节点技术。”该所所长叶甜春说。

　　如今，22纳米先导技术攻关任务已圆满完成，微电子所申请中国发明ZL1097项，首次在集成电路最新技术代上实现了中国ZL许可；一些关键性成果已被企业所使用；建成了一个具有国际先进水平的集成电路先导技术研发平台和研发队伍。

　　正因为如此，他们荣获了2014年度中国科学院杰出科技成就奖。

　　数百道工艺步骤的打磨

　　22纳米集成工艺的开发，需要首先完善工艺研发平台。任何时间上的延误都意味着巨大的经济损失。为了抢时间，原定两年的工艺集成任务被压缩到8个月完成。其中的辛苦不言而喻。此外，“中国在做这个了，他们行不行？”这样的质疑一直伴随着研发过程的始终。

　　“跑片子”是业内行话。一个硅片底片要经过数百道工艺，才会被“打磨”成芯片。而这需要合理的工艺流程保障。“跑工艺前，要先设计流程，即第一套工艺怎么跑，第二套怎么跑，工艺之间如何衔接。”闫江说。

　　在团队开展平台建设的过程中，最期待的是跑片结束、通线的那一瞬间。可以说，他们的每一步都走得小心翼翼，甚至用如履薄冰来形容也不为过。

　　在这段时间，集成电路先导工艺研发中心主任赵超经常5点钟就醒来。“压力很大。”赵超担心，倘若通不了线，就无法系统“跑片子”，关键工艺的研发和重要的集成任务也不能完成。

　　2012年4月，当第一个验证工艺设备器件研制出来的那一刹那，在场的所有人都“眼泪汪汪”的。

　　而在22纳米打下的扎实基础上，赵超与团队的其他研究人员很快杀到了14纳米的战线上。而14纳米FinFet器件的研制成功，使我国集成电路产业又迈上了一个新台阶。

　　“工商科学家”

　　在团队成员看来，之所以能够取得现在的成果，“最值钱”的是人。整个构架工程师团队比较完整，支撑着平台有效运行。

　　“海归团队和国内工程师团队有丰富的研发经验。青年工程师队伍也在成长。经过这5年训练，我们有了一支能打硬仗的队伍。”闫江说。确实，朱慧珑曾在英特尔和IBM工作10多年，是IBM的引领发明家和发明大师；赵超也曾在IMEC从事了10多年研发工作，在高K/金属栅、铜互连和接触等集成电路关键领域里作出过重要贡献；闫江则拥有在英飞凌公司美国研发部10年的工业界研发经验，并曾参与和负责了90纳米、65纳米、45纳米和32纳米技术代的产品研发项目。

　　而这恰恰和朱慧珑一直在提倡的一个概念非常吻合，即“工商科学家”。在朱慧珑看来，所谓“工商科学家”就是既要精通科学专业本行，又要熟悉工程、尊重和了解市场。

　　“集成电路研究是偏工程的，其目的是服务于生产。”朱慧珑说，而工业界，尤其是生产线最看重的是在高效利用既有技术的基础上，用最巧妙的发明创造或对既有技术作最小的改动去完成创新任务，从中产生的新技术按需申请有效的ZL保护。这则决定了研发团队与企业之间要多交流，从而达到两者的融合与互补。

　　事实上，“工商科学家”正是微电子所努力探索与企业合作体制的一种体现。在叶甜春看来，着手于前瞻性技术研究，服务于产业，与企业一道建设产业技术研发力量，是近年来微电子所前进的方向。研究所作为技术创新的“侦察兵”，要解决科技与产业的有效结合，其关键是建立与产业界这支“大部队”的良好合作机制。