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南京:后摩尔时代,同“芯”共赢探“新”路

  “创新求变,同‘芯’共赢。”

  6月9日上午,2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会开幕式,在南京国际博览会议中心举行。

  当前,半导体芯片已经成为全球技术进步最快、应用渗透最强、行业影响最广的战略性、先导性产业之一,而深刻影响行业发展的“摩尔定律”正面临极限挑战,转折点临近,市场呼唤新的颠覆性技术出现。

  后摩尔时代,集成电路产业将在南京探索出什么“新路”?作为市委市政府重点打造的八大产业链之一,全市特别是致力打造“芯片之城”的江北新区,将为集成电路产业发展创造什么样的成长空间?记者在开幕式和随后举行的高端论坛上进行了采访。

  新地标:产业发展水平位居国内主要城市前列,南京成全国集成电路重镇

  近年来,南京坚持制造强市,着力锻长板、补短板,积极打造集成电路、人工智能、生物医药等五大产业地标,率先实施产业链“链长制”,助力形成“1个五千亿级”“4个千亿级”战略性新兴产业集群,集成电路产业保持快速增长态势。去年,全市集成电路产业主营业务收入增幅达37.9%,其中IC设计业增长123.1%,居全国主要城市第二位;全产业链布局成效显现,已集聚展讯、华天科技等集成电路企业400余家,其中,规上企业157家,推动构建了以设计、制造、封测、设备和材料为重点的特色产业群。

  作为江苏省唯一的国家级新区,南京江北新区也紧扣产业发展前沿,明确提出建设“芯片之城”等“两城一中心”定位,大力发展以集成电路为代表的新一代信息技术产业。2020年,新区集成电路营收规模达到506.8亿元,同比增长63%,中安天驰、芯原微电子等187个“芯片之城”相关项目签约落地,投资总额1114.6亿元。2021年第一季度,新区集成电路全产业链预计同比增长53%。

  “作为南京集成电路产业发展的核心重镇,江北新区致力于打造具有高识别度、高美誉度、高知名度的中国‘芯片之城’,在短短4年左右时间里,集聚了一系列集成电路上下游企业。”江北新区管委会副主任陈潺嵋说,“‘芯片之城’平地而起,实现了从无到有、从弱到强的跨越式发展。”面向2025,新区也确定了“集成电路企业超1000家,主营业务收入超3000亿规模,产业规模及人才集聚度迅速提升”的目标,努力把新区建设成为集成电路产业的江苏龙头、长三角地区的核心重镇、全国领先的产业高地,打造具有全球影响力的中国“芯片之城”。

  与此同时,全市集成电路产业差异化发展的格局也在加快形成,以国家级江北新区(含浦口区)为核心,江宁经开区、南京经开区为两翼的产业布局更加鲜明,在集成电路高端设计及服务、射频芯片、汽车电子等领域形成了较强的竞争优势。

  新路径:专家建议绕道摩尔定律,发展异质集成电路,实现弯道超越

  万物互联,离不开芯片。高端芯片,是我国正在全力突破的“卡脖子”问题。

  国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议上月在北京召开,专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。

  广为人知的摩尔定律,由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出,其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18—24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。然而,硅芯片已逼近物理和经济成本上的极限,各界纷纷预测,摩尔定律在不久的将来将面临失效。

  后摩尔时代,集成电路如何发展?本次大会上,专家们给出了意见和建议。

  中国科学院院士,上海交通大学党委常委、副校长毛军发说,芯片产业发展目前主要有两条发展路线,一是延续摩尔定律,二是绕道摩尔定律。摩尔定律现在面临多项挑战,一是物理极限挑战,二是技术手段挑战,三是经济成本挑战,“目前技术条件下,经济账难以让产业承受。绕道摩尔定律,发展异质集成电路是一条重要途径。”

  毛军发说,所谓半导体异质集成电路,就是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件或芯片、硅基低成本高集成器件芯片,与无源元件或天线,通过异质键合成或外延生长等方式集成而实现的集成电路。异质集成可以融合不同半导体材料、工艺、结构和元器件或芯片的优点,可以采用系统设计理念,实现强大的复杂功能、优异的综合性能,能够突破单一半导体工艺的性能极限,灵活性大、可靠性高、研发周期短,并不受EUV光刻机限制。

  “在此过程中,需要打破集成电路传统‘路’的思路,向‘场’演变,通过‘场’的结合,进行多学科交叉,包括电子科学与技术、物理学特别是人工智能对电路的设计,以及力学、化学、材料等多学科交叉开展研究。”毛军发说,总之,摩尔定律正面临严峻挑战,这是一个转折点,也是一个机遇。

  中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明演讲的题目是《后摩尔时代的芯片挑战和机遇》。

  吴汉明指出,摩尔定律据预测可能会失效,但硅基生命还很长。我国芯片制造工艺目前存在三大挑战,即基础挑战:精密图形;核心挑战:新材料;终极挑战:提升良率。我国芯片产业与世界先进水平差距还较大,落后约20年。全球化受阻,我们要坚定“研究是手段、产业是目的、产能是王道”的理念,刻不容缓提升我们芯片的产能。

  “在此过程中,全球化是不可替代的途径,我们要做到‘企业国际化、外企本土化’;我们要加速举国体制下公共技术平台的建设,促进集成电路产业弯道超越、持续增长。”吴汉明说。

  新篇章:为推动集成电路产业的高端化、品牌化、国际化发展贡献力量

  我国是全球主要电子信息制造业生产基地,全球集成电路产业的发展离不开中国的积极参与。世界半导体大会已成功在宁举办三届,为集成电路行业的协同创新发展提供了很好的平台。本届大会,将继续为集成电路产业发展营造良好的交流氛围,为推动集成电路产业的高端化、品牌化、国际化发展贡献力量。

  美国信息产业机构(USITO)总裁Chris Millward在视频致辞中说,半导体是未来经济的支柱,人工智能、数字化转型以及新一代通信技术,更依赖于先进半导体的技术突破。全球的半导体需求,在过去10年中每年都会翻8倍。目前全球对于半导体的需求已经超过5000亿美元。全球的制造厂商面临同样的问题,那就是万物都要靠芯片互联,半导体是全球体系的命脉。未来几天里,我们将在南京举办的世界半导体大会上,讨论如何协同合作、共同探索,去除障碍、跨越边界,达到创新的手段,促进自由、公平地贸易。“我们很期待。”他说。(南报融媒体记者 王健 夏思宇 通讯员 王彤)

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