对话集成电路创新联盟理事长曹健林：重新定义集成电路发展路径

  产业受到了前所未有的关注，并在政策、技术和资本的推动下获得了蓬勃发展。据中国产业销售额12006.1亿元。其中，设计业销售额为5156.2亿元；制造业销售额为3854.8亿元；封测业销售额2995.1亿元，设计业、制造业、封测业占比分别为42.9%、32.1%、24.9%。根据国家统计局公布多个方面数据显示，2014年中国集成电路产量为1015.53亿块，2022年中国集成电路产量为3241.9亿块，年产量已经翻了三倍。全产业链都在行动。

  在国内集成电路产业蒸蒸日上的同时，国际环境日趋错综复杂，集成电路产业开始成为大国竞争的战略焦点。美国频频发起芯片“禁令”，陆续出台《2022年美国竞争法案》《芯片和科学法案》及相关行政令，希望能够通过巨额产业补贴和限制出口、投资的“霸王条款”，推动芯片制造等集成电路产业“回流”本国。

  当前，世界百年未有之大变局加速演变，中国集成电路产业正处于机遇和挑战并存的新时期。在第七届国际先进光刻技术研讨会期间，中国集成电路创新联盟理事长曹健林研究员接受了半导体产业纵横采访。作为产业界的资深专家，他深刻解读了当前全球半导体产业高质量发展面临的难题，阐释了我国集成电路产业高质量发展路径，以及光刻产业等相关领域的进展。

  1950年代，集成电路的诞生正式开启了“硅器时代”，从此拉开了全球半导体产业的序幕。此后，半导体产业持续不断的发展，在摩尔定律的推动下，芯片的复杂指数增加。半导体产业有着非常明显的全球化特点，产业链涉及芯片设计、材料、装备、制造等多个环节，供应链长、具有竞争优势的上下游企业分布在全球不同国家，全球化成为半导体产业繁荣发展的重要推动力。

  随着《美国芯片法案》、《欧洲芯片法案》的推出，半导体芯片的“去全球化”趋势愈发明显。复杂的国际政治经济环境，使得半导体发展面临了前所未有的难题。曹健林表示，全球半导体产业高质量发展现在碰到最大的问题是“逆全球化”。

  半导体产业高质量发展至今，包括研究、产业甚至基础理论都带有明显的全球化特征。发展中国家，比如中国是最大的应用市场；发达国家，比如美欧日等具备基础理论的研究、先进的技术的研究。现在，一些发达国家想要打破现有格局，这对于中国集成电路的技术探讨研究和产业高质量发展产生了重要影响。但同时，曹健林强调，半导体产业具有应用牵引、需求牵引特征，需求牵引就是靠最大的市场需求。只有市场大了，才能产生足够增量需求，进而牵引和推动基础研究和研发技术。在技术突破后，进行扩大生产，解决扩大生产、减少相关成本中碰到的问题，从而推动半导体技术的整体进步。

  现在有些发达国家把半导体产业“政治化”，不想分工协作了，那就迫使像中国这样的发展中国家加大“补短板”的力度。一方面，一些特定领域的封锁对于中国目前的发展是有影响，如高端装备、材料和关键技术；另一方面，这种封锁促进了中国人自力更生、自立自强。如果说，中国原来科学技术的自立自强属于期望有一个完整的产业链，现在有人“逼着”我们这么做，极大的提升整个业界在这一点上的共识和奋进。

  曹健林感慨道：“我以前在这样的领域从事科学和技术的研究，后来从事科技的管理，再后来做全国的应用推广。我深深的感到，这种国外的封锁固然给我们造成了一时的影响，但它更是激发了中国人民的斗志，特别是要实现科技自立自强的共识空前高涨。对于国内集成电路行业来说，很多领域的环境是变好了。原来最大的问题是没有人愿意干，不是没有兴趣，是怕兴趣得不到承认和支持。”

  今天的科技发展有两个明显的特征：第一，一旦一个国家具备一定的经济基础，这一个国家的人民锐意创新进取，那么任何人阻挡不了发展科学技术的历史进程。第二，现代科技一大特点在于可学习、可复制、可站在前人的基础上继续向前走。中国有全球最大的市场、有全球最多的人口、还有全球最大的有效需求。这样的情况下一定会激励更多的人去研究新的技术、去创造新的产品。同时我们还有全球最大的人才教育培训基地，全球最多的工学院、理学院，全球最多读工科、理科的学生，这些资源是不属于某些国家，也不受某些国家控制的。

  尽管国内半导体产业高质量发展速度很快，但在发展中还存在短板，如高端芯片、材料、设备自给率低等问题。

  在提及我国集成电路还存在哪些“卡脖子”问题时，曹健林表示：“卡脖子”问题是很多的，专业队伍的人每天在考虑的都是“卡脖子”问题。但我们有很好的前景，对解决这样一些问题应该有信心。”“卡脖子”问题背后还表现为“路径依赖”。一是中国走的路都是发达国家走过的路，路径依赖有一定的历史必然性。当你什么都不知道、白手起家的时候，一定要学习人家的发展轨迹，有人成功至少证明这条路径是行得通的。二是刚刚起步的时候必须靠现有市场取得回报，才可能正真的保证可持续发展，如果一上来就标新立异，难以得到市场认可。

  在评价路径依赖上，曹健林谈到：“在这条路上，我们走的其实是不错的，现在在集成电路终端产品的市场上，无论是显示、通讯、电动汽车，很多都是中国造的。当然，这其中一些关键元器件还有瓶颈。我们的强项是产品应用和制造，我们的弱项是关键元器件、关键材料、关键装备。当我们把弱项都补上后，我们要开创中国自己的发展道路，打破路径依赖。换句话说，等中国真的把材料、装备、关键工艺等短板都补齐后，我们一方面能够在原来的路径上继续探索，另一方面能自己重新定义发展路径。总之，全球化是一定要走下去的，有人不愿意走了，那我们就再开一条路。”

  对于未来需要着重关注的创新技术和未来应用，曹健林举例，“现在的应用有很多，比如中国的新能源、电动汽车、超远距离输电等，都是集成电路新的、非常广阔的应用领域。”

  除了业界的关注，在谈到半导体产业的发展，曹健林对大众的关注提了两点建议：第一，给中国半导体产业高质量发展一定的容忍度。在发展的过程中要允许失败。因为一条新路在走的时候，总会碰到一些挫折。面对这些挫折，希望无论是政府还是公众都可以给一些理解。第二，给予持续、长期的支持。尽管中国是最大的市场，国内还有关键材料、关键设备的问题，如果国产材料和设备马上投入市场，可能短时间内还没有办法获得市场的信任，需要政府、风险投资机构等方面的支持。总之，需要给一点时间，让国内的集成电路产业成长起来。

  在进入14nm以下先进节点之后，晶体管密度的增速在放缓，芯片主频的提升速度变慢，性能的改善越来越难。摩尔定律的发展放缓，先进制程工艺逐渐逼近物理极限，进一步缩小特征尺寸变得特别困难。

  进入后摩尔时代，集成电路发展会面临更多挑战。在半导体产业不断探索新技术的今天，对于我国该如何抓住机遇、迎接挑战的问题。曹健林说到：“预测未来是很难的，但短期能够正常的看到的有两点：第一点，未来应用的面会更广。今后，无论在能源、交通、农业等领域，相信半导体都会有更多的应用。第二点，在产业的发展中还会持续降低成本，在应用上会出现专用和多用结合。也就是说，除通用芯片外，将出现更多的专用芯片，它没有非常复杂的能力，但某项专有功能性能非常突出。比如说智慧家居的传感器，这种传感器也是半导体的应用领域，这方面的应用也会慢慢的变多。

  光刻是芯片制作的完整过程中最重要、最复杂也最昂贵的工艺步骤之一，其成本占总生产所带来的成本的30%以上。光刻机也是光刻工艺中最贵的半导体设备。ASML是全球最大的光刻机制造商，同样也是唯一一家能制造EUV光刻机的厂商。2019年开始，美国就禁止ASML将EUV光刻机出口至中国。近年来，美国对于光刻机不断的收紧限制，今年6月，不止EUV光刻机，包括最新型号的深紫外光刻设备也不允许出口到中国。到了10月，美国再次更新出口新规，其1980Di深紫外光光刻机（DUV）对一些中国大陆晶圆厂禁止出口。

  谈及中国的光刻产业高质量发展，曹健林谈到，“世界前沿的光刻技术，比如说3nm、5nm等是使用EUV光刻、短波长的光刻实现，这是需要学科基础的，比如说工程光学、精密器件、自动控制、材料的基础，经过多年的发展可以说中国已基本具备了这些学科基础。目前，我们国家发展先进光刻技术的主要障碍是缺少工程经验，缺乏实践机会。过去，我们比较相信全球化，ASML、尼康、佳能制造光刻机，国内购买光刻机进行芯片制造。现在不卖我们光刻机，那就要自己制造，这就需要工程基础。换句话说，要把装备做好并能大量应用是需要一些时间的。这方面的确是我们的弱项，我们刚刚起步，时间还不是很长，也就15年左右。”