中国科学院士刘明：没有EUV光刻机，可藉由先进封装集成芯片突围

中国科学院院士、复旦大学芯片与系统前沿技术研究院院长刘明在第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛上表示，短期内我们没有办法拿到可以做产品的EUV光刻机，无论是自研还是进口，都是一个非常不现实的问题。不过，若是改走基于先进封装集成芯片之路，应该可以摆脱许多限制。

尺寸微缩能走多远？IC该选择哪条道路呢？刘明指出，如果目前微缩道路走不下去，用传统集成电路制造技术来做先进封装，是一个可以选择的道路。

她表示，传统封装技术引线和技术也在逐步进步，但依然是影响系统性能的瓶颈。反过来，如果我们用做硅制造技术取代传统的封装，可以达到性能互联指数的提升。

这样技术现在非常混杂且很多种类，命名也非常不一，有从晶圆堆叠、晶圆级封装，然后有晶体管级制造端异构集成，精度可以向毫米和纳米演变，互联密度也在急剧增长。

目前基于先进封装集成芯片已经成为高性能芯片的首选，在同等工艺节点下，采用先进封装进行集成芯片的集成能够实现15%性能提升，相当于一代技术的进步，是目前是所有高性能处理器的一个首选技术。

刘明在临港新片区半导体产业发展高峰论坛上也分享她对芯片产业发展的观点。早期微处理器，到后来手机芯片，一直到现在的智能手机，都是单一产品有足够量可以支撑一代技术的发展。但到了物联网时代，很难找到这样单一产品有如此大的量，可以支撑一代技术的发展。

智能物联网时代是百家争鸣时代，但采用先进硅工艺设计用户会变少。根据产品需求选出适配的芯片，用集成芯片技术再整合成产品，可以满足未来多样性市场的需求。这样一个技术也会为硬件开源带来新的机遇，在中国强大市场推动下，一定可以形成自己的技术标准和生态。

科学家要能坐冷板凳

刘明表示，科学研究不是马上有经济效益的东西，过程也会产生一些新的技术，但要做成产品需要产业界有足够且强大的科研实力，才能把创新从技术变成产品。

因此，科学研究是需要积累的，是需要科学家能坐冷板凳，但是前瞻研究到市场应用更加需要再次创新和时间的周期。

她举了浮栅晶体管为例。今天大家能够这么方便移动的存储装置，得益于1967年在贝尔实验室研究人员，发明了浮栅晶体管。不过，当时这个技术发明并没有立刻得到应用，是后来东芝一位天才工程师在此基础上发明了两种架构分别叫做NOR和NAND。这就是将创新从技术变成产品的好典范。

她进一步强调，目前商业模式创新在中国很集中，也很容易拿到资本的支持，但是底层技术和基础产业如何坚守和获得支持，才是让国家长远能够走的好，走的稳更重要的基础。

刘明指出，集成电路发展历程中有些大事是要铭记的：

第一，晶体管的发明，是三位物理学家在贝尔实验室完成的。差不多10年以后工业界分别发明了集成电路，后续很多科学家或工程师更分别发明了不同原理器件和电路架构，才使得集成电路可以应用到今天的方方面面。

晶体管和集成电路是20世纪最伟大的技术发明，IC是一个基础的行业，更是整个信息产业的基石。

摩尔定律简单来说就是工艺技术每18～24个月会更新一代，新的一代技术和上一代技术相比它的面积会缩小、性能会提升、功耗会降低。

为什么集成电路可以这么有规律的发展呢？回顾一下IC发展是所谓尺寸微缩驱动发展，无论是材料、器件结构、光刻技术、封装，乃至EDA工具，甚至于商业模式都发生全面不断创新的过程。

首先以材料为例，80年代集成电路生产线只有12种材料，90年代有五种新材料进入IC生产。进入20世纪以后有大量新材料进入产线，今天硅基集成电路更像一个平台，正因为硅技术的开放和包容性，自己不足由其他新技术和材料弥补，才使得这个技术能够长存。

器件结构也发生了很大变化，由平面改成了FinFET的改变。再者，器件结构也在一代一代的演化，要想在这么高密度上实现这么小尺寸器件，光刻技术起到非常重要作用。

整个光刻发展历程中也是有无数的创新，光刻基本原理很简单，就是这样一个公式：分辨率和光源波长，尽头数值孔径，以及和K因子相关。在过程中，光刻技术也有了创新，7nm的EUV只用了5～6成，3nm有20层光刻要用到EUV，如果没有EUV技术做量产很难的。

以处理芯片为例，最美好时期单纯靠尺寸微缩，它的算力每年就可以提高到52%，所以这是为什么计算机高速发展的重要推动力。但这一红利空间已经逐步缩小，现在单纯靠尺寸微缩带给处理芯片的性能提升已经只有3%左右，很大性能是靠架构并行处理实现的。