中国半导体工艺逆袭高端 22nm工艺获重大突破

       说起先进的半导体工艺，Intel、IBM、台积电、三星电子这些耳熟能详的名字肯定会立刻出现在大家的脑海中，而因为各方面的限制，国内在这方面的差距还非常非常大，只有中芯国际能拿得出手，但也总比国外落后几个时代。

       不过据《中国科学报》最新消息，中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心（以下简称先导工艺研发中心）通过4年的艰苦攻关，在22纳米关键工艺技术先导研究与平台建设上，实现了重要突破，在国内首次采用后高K工艺成功研制出包含先进高K/金属栅模块的22纳米栅长MOSFETs，器件性能良好。

       由于这一工作采用了与工业生产一致的工艺方法和流程，具备向产业界转移的条件，因而对我国集成电路产业的技术升级形成了具有实际意义的推动作用。同时，该先导工艺研发中心建成了一个能够开展22纳米及以下技术代研发的工艺平台。

       这标志着，我国也加入了高端集成电路先导工艺研发的国际俱乐部。

       4年艰苦攻关中国22纳米半导体工艺获重大突破   优势互补“穿插侦察”齐上阵

       4位“千人计划”、5位中科院百人计划，30多位工业界核心的工程师团队……先导工艺研发中心拥有这样一支令人艳羡的国际化研发团队。

       “我们整个项目团队在构架上做得比较好。海归跟本土团队结合得水乳交融，形成优势互补。”该中心主任赵超表示。

       2009年，在国家科技重大专项02专项的支持下，微电子所成团队引进了一大批海归，建成了拥有200多名研发人员的集成电路先导工艺研发中心。

       杨世宁、朱慧珑、赵超、闫江4位“千人”在磨合中迅速形成优势互补的决策团队，在4年艰苦的攻关中拧成一股绳，打出了漂亮的短传配合。

       例如，杨世宁原是中芯国际的首席运营官，现任中科院微电子所所长执行顾问一职。他具有非常丰富的产业化运营经验，是一个“会做减法的人”，能始终把握主干，而将枝枝叶叶修剪掉，使项目迅速有效率地直奔目标。

       先导工艺研发中心的首席科学家和项目首席专家朱慧珑，是来自IBM的引领发明家和发明大师，主要负责整体技术路线的制定和布局，在器件物理、工艺研发、TCAD和知识产权布局等发挥主导作用。他身先士卒，在项目中完成了200多项专利申请。

       赵超曾在世界著名的研发中心IMEC从事了10多年研发工作，其研发领域涵盖集成电路前道工艺和后道工艺，对8英寸、12英寸工艺线上多个技术代工艺研发有较全面的经验。

       2011年，他受命担任先导工艺研发中心主任一职，负责中心的行政领导工作；同时，作为项目的副首席专家，他负责工艺平台的建设工作，对研发中心整体建设付出了大量的艰苦劳动。

       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。他曾参与和负责了从90纳米、65纳米、45纳米和32纳米技术代的产品研发项目。作为项目的副首席专家，他负责工艺整合子课题的领导工作，带领着30多名工程师冲锋在第一线。

       对于先导工艺研发中心的使命，几位“千人计划”专家有着一致的认识：“我们是国家集成电路工艺研发战役中的‘穿插部队’和‘侦察部队’”。

       朱慧珑解释道：“穿插部队的特点和任务就是：一要效率高，二要能占领战略要地。”先导工艺研发中心作为穿插部队，它的一个优势就是快速、灵活，可以先于工业界的“大部队”插入敌后，并用专利布局的方法占领与其投入相称的战略要地。

压力山大时间节点见真章

       “4年之前，对22纳米项目能否成功有着各种各样的猜测。对此，我们非常理解，毕竟这是一个难度极大的项目。”赵超说。

       在此之前，我国曾有过几次建设集成电路研发中心的努力，但都没有达到预期战略目标。面对国家数亿元的大投入和高期待，以及业界同行们的高度关注，几位“千人计划”专家承受着巨大压力。

       “做这项大工程，我们有一两年都睡不好觉，‘压力山大’啊！”赵超在回忆道，“你能明显感到别人质疑的目光，却无法解释。我们真有点像挖山的愚公，只能希望用劳作来感动上天。”

       在2012年4月，当第一个验证工艺设备器件研制出来时，团队所有人都挤在那小小的示波器前等待结果。

       当在看到验证的原理器件出来的那一刹那，在场的所有人都“眼泪汪汪”的。

       这项工程不仅面临着从无到有的技术难度，还面临着几乎不可能完成的时间节点。

       由于资金等现实问题，闫江的工艺整合集成子课题的完成时间被迫由两年时间缩短至7个月。

       为了保证任务按时完成，闫江要保证每批次的流片实验一次成功。为此，他与工艺线上的30多位工程师每天仔细地检测各个工艺步骤是否符合设定的特性，将差错的苗头消灭在第一时间，保证每一步流片的质量。

       在7个月内，线上的工程师一度24小时连轴转，片子从这个机台出来就被抱着跑向下一个机台。就这样，他们用15天跑完了全程近300道工艺步骤的流程，达到工业界研发的最快速度。

       最终，6个批次的流片实验全部一次成功，团队按时完成了工艺整合集成的项目任务。

拉长战线为转化生产作铺垫

       在谈到团队建设时候，海归们不约而同地提到微电子所所长叶甜春。

       这批海归以及从国内遴选出来的精兵强将，都是叶甜春一个一个挖来的，有的甚至是在别人的招聘会场上“劫来的”。

       专家们表示，加盟团队的一个重要原因正是因为叶甜春的感召力。微电子所副所长陈大鹏是先导工艺研发中心的奠基人和研究所人才战略最直接的执行者。经他之手，一个一个海归加入团队，开始发挥各自聪明才智的创业进程。

       正是这一广揽人才的做法，带来了科研理念更新和科研模式质的改变。例如，朱慧珑带来了专利先行的思想，并为项目结出丰硕成果。先导工艺研发中心在项目过程中建立了自主知识产权带动的科研模式，始终坚持“专利先行”的战略。

       “过去，我国在知识产权建设上没有合理的战略布局，我们辛辛苦苦研发的技术早就被别人申报了专利。这样，即使有自主研发，也做不到自主知识产权。”赵超感叹道。

       在该项目的执行过程中，微电子所与北京大学、清华大学、复旦大学以及中科院微系统所的联合项目组完成了1369项专利申请，其中包括424项国际专利申请，为我国在集成电路领域掌握自主知识产权、取得国际话语权奠定了基础。

       先导工艺研发中心坚持“通过做项目锤炼团队”的原则，建设成一个在科研人员、科研条件上堪称国际水平的平台。

       “通过这个项目，我们可以呈现给国家一支研究力量，而不单单是完成一项科研工作。”赵超如是说。

       建成的平台对后续项目发展起到非常重要的作用，现在，中心正在着手开展16/14纳米技术的研发。

       “我们现在进展得非常顺利，在跑步追赶，差距不断缩小。”赵超表示。现在，先导工艺研发中心的研发效率和质量管理系统都是工业化标准的，得到工业界研发伙伴的充分认可。

       同时，项目对国家科技重大专项其他课题和整个产业链起到了直接的支撑作用。“我们完成了专项交付的各项战略任务。”赵超表示，“研发中心不仅在先导工艺技术研发上起到国家队的作用，同时成为国产半导体装备和材料的验证基地、集成电路工程技术人才的培养基地和该领域的国际交流基地。”

       下一步，该中心将加入专项部署的更大规模的“战役”，把先导技术转化成工业生产技术，为国家集成电路产业发展作出更多贡献。