芯榜专访 芯率智能技术顾问曾文滔：人工智能是我国半导体行业跨越式发展的机会

近日美国商务部宣布启动总额高达390亿美元的芯片制造与研究补贴申请程序，这标志着拜登政府酝酿已久的《芯片与科学法案》正式登上历史舞台。面对中美在半导体领域竞争的白热化以及人工智能赋能半导体领域的新机遇，芯榜专访芯率智能技术顾问（无报酬）曾文滔，共同探讨我国半导体产业如何突出重围。

2016年，特朗普高喊着MAGA（Make America Great Again) 登上美国总统宝座，利用了美国人普遍心态——担心中国的崛起。于是一上台就开展中美贸易战，中美经济要de-link，要击垮中国经济！

中美对抗，半导体行业成为主战场

“石油美元”是耳熟能详的概念，源于1973年布雷顿森林体系崩溃后，美元同黄金脱钩并迅速同全球工业的血液-石油挂上了钩，从而形成了石油美元。从此，处于世界货币垄断地位的美元，利用一波又一波加息、降息所引发的金融动荡，在全球不停地收割，无往而不利，让一个又一个“世界老二”倒下。

可当美国拿着镰刀站在中国面前却碰了钉子。因为今天的美元，锚定的不仅仅是石油，更包括大宗商品，确切的说就是中国生产出来的通过国际商贸输出给世界各地的大宗商品！正是中国生产出来的质优价廉的商品，才稳定了美国乃至全球的物价水平。

当锚定美元价值的不仅仅是石油，而且还有“Made in China”的时候，和中国打贸易战就是好像打七伤拳——杀敌五百，自损一千。Made in China今天可以成为美元的货币锚定物，如果时机成熟，明天同样可以成为人民币的货币锚定物，成为世界经济的新的压舱石。这才是美国真正担心的地方，所以希望釜底抽薪，把美元锚定物里面的 Made in China, 替换成Made in USA！

截止2021年，我国芯片进口总额为石油进口总额的近两倍，即便在全球经济衰退的今天，芯片进口每年还以近20%的速度递增。所以，中美贸易战的主战场就是掐死中国的芯片制造。这场较量，关乎中国的国运，关乎中华民族的伟大复兴，关乎每个中国人的福祉和未来！

我们先回顾一下美国打击中国芯片行业的时间轴，如图一所示。

图、美国打压中国芯片制造时间轴

生产不出高端芯片，华为的高端电子产品就无法正常出货，海思芯片也就无法朝更先进的工艺升级。美国这一步棋实现了打压中国芯片设计龙头企业的目的。

2021年的时候业界都在热议美国会不会阻击14纳米制程？。因为14纳米作为成熟制程，与当前全球最为先进的5纳米（3纳米2022年开始试量产）相差10纳米、7纳米两代，中国芯片制造工艺根本不会威胁到世界先进水平和美国的领先地位。

然而，近期美国对14纳米成熟制程也不放过，目的是进一步打压中国在新能源汽车芯片和电池方面的主动权。因为新能源汽车是继智能手机之后的下一个风口，中国又是新能源汽车最大的应用市场。汲取中国产业利用智能手机培育芯片企业的经验教训之后，美国不会再给中国利用电动汽车产业发展芯片的机会，只要遏制14nm成熟制程，中国电动汽车产业将离不开国外厂商，离不开美国构建的芯片产业链。

面对中美在半导体领域如此白热化的竞争，芯率智能技术顾问曾文滔认为中国在半导体发展过程中要抓大放小，重点突破；加速微电子技术人才的培养；抓住人工智能的兴起机会。

抓大放小，重点突破！

曾文滔先生表示，55纳米的产线才是我国半导体独立自主的核心产线。如果我们能完全自主掌握55纳米工艺的生产及产业链，能解决我国绝大多数民用、军用半导体生产的需求。与其花大把的人力、物力、精力去追逐所谓的高精尖，如12纳米、10纳米、7纳米等工艺研发，还不如踏踏实实的把55纳米工艺及产业链给吃透，实现完全国产替代。而最为高精尖的芯片制程，成就的只是像苹果这些民用手机，获利的是像腾讯这样的手机游戏的提供商。而对于普遍应用的通讯、电子商务等等领域，这些高制程的产线有点鸡肋，不是必须的。

曾文滔先生补充说，把基金化整为零，大力支持创新型公司、中小企业，支持研发战略价值重大，但细分市场空间有限、行业天花板比较低的产品。本土行业企业要一步步占领西方成熟企业在各细分领域的市场份额，逐步把55纳米产线的产能、产业链建设和完善起来，保证依靠我们自己的产业链保障和产能支撑，我们绝大多数的相关芯片需求，能够有充足的产能保证，让企业在能活下去的基础上求发展。

曾文滔先生称，重点抓55纳米工艺的产能和配套产业链，并不是代表我们就要放弃28纳米，14纳米等更高制程的追求。上海微电子集团的28纳米光刻机攻关还在如火如荼地进行着。

人才是半导体发展的基石，推进半导体国产替代，还要重视人才的培养。

加速微电子技术人才的培养

在2022年“芯榜·新未来”大会上，CGL合伙人Johnny Liang表示，我国半导体领域2023年可见人才专业缺口达到约20万，芯片制造人才缺口约9万，芯片设计人才缺口约7万，芯片封测人才缺口约5万。值得注意的是，深圳、上海、北京、苏州、是排名前列的人才稀缺地区。

当下我国已经开始系统地培养自己的半导体技术人才。随着国家的号召，大量的微电子学院如雨后春笋，在各大高校纷纷开始组建，如上海大学新组建的微电子学院，在全球招募学术、技术大咖，为我国半导体的发展培养紧缺的人才。

曾文滔先生称，十年树木，百年树人。人才的培养岂是一朝一暮就能完成的？人才成长的过程中，大量的试错成本，又是谁来承担呢？台积电、英特尔等企业，他们大量的工艺工程师，是在成百上千次流片失败中成长起来的，这些流片失败的成本，被商家的千千万万的用户分摊了。但后起的我们，还有这样的机会把这条路再走一次，用成百上千次流片的失败来培养属于我们自己的工艺工程师吗？哪怕是有这样的机会，那时间呢？我们还等得起吗？

人工智能的兴起，是我国半导体行业跨越式发展的机会

人工智能的兴起离不开大数据。如果把人工智能的算法比作优秀的引擎，那么数据就是燃料。没有燃料的引擎，就是废铁。我国没有大量有经验的半导体设计、工艺、过程等工程师，也没有时间和试错成本来从头培养这些工程师。但我们有这么多年来在半导体领域设计、生产、制造中积累大量的数据。而这些数据，加上人工智能的引擎，将是我们的巨大机会和财富！

人工智能目前在各行各业快速发展，前途一片光明。但半导体比较特殊，某种程度上是属于成熟、稳定的行业。那人工智能如何赋能于半导体行业，相关项目和产品如何快速落地，加速我国半导体企业的发展呢？

以芯率智能为例，芯率智能整合六大维度数据 ：人、机、料、法、环、测；通过提升数据分析能力，实现知识传承，优化工作loading，提高无故障运行率，提高半导体制造产线数据的利用率，通过挖掘更多产线数据，利用人工智能模型，实现半导体制造产线的良率分析效率，帮助半导体制造产线解决良率爬坡问题和产能问题。

在国内半导体设备、材料还与国外有巨大差距的现实前提下，芯率智能在集成电路制造关键领域的工业软件发力，利用数据智能驱动半导体的工艺改进、设备增强及优化，为半导体工业软件自主可控贡献本土力量。同时，因为与晶圆厂有多年的业务合作，积累了大量的数据know-how，随着外部形式日益严峻和技术封锁，利用数据模型和相关工业机理可以为国产设备的加速替代提供新的机遇。

值得注意的是，近日，芯率智能完成数千万A轮融资，并获得苏州领军人才奖励。本轮领投方为水木梧桐创投，苏州领军创投、宁波九益基金跟投，资金主要用于产品的扩展迭代及市场的拓展。

曾文滔先生结合在新加坡从事半导体人工智能方面的工作，以及回国后对国内半导体行业的观察和工作，给大家展示几个实例。

1，半导体虚拟工艺技术

在半导体流片过程中，需要查看器件结果是不是满足设计要求。这就需要对硅晶片进行破坏性的拍照测量。而测量的过程，需要人工参与。如下图所示：

这个结构，需要用数据有效表示出来，比如特定目标的厚度、宽度，指定结构的距离。这种测量，最大的难点是需要根据图像来判断不同物质或结构之间的边缘，这一般都是靠现场工程师自己的感觉来做出判断，但这种判断往往是不准确的。同时，一次流片，会产生巨量的数据，靠人是不可能对所有结构完全全面的测量，只能抽检，不可能对所有结构做出精准、及时的扫描。但如果结合人工智能的方法进行测量的话，这些问题就可以很好的得到解决。曾文滔先生在2018年，同美国的光刻机头部企业合作，利用他们已有的数据来探索是不是可以通过人工智能的方法，解决工艺量测的问题。得出了结论：人工智能的方法，无论是时效性、全面性，一致性、准确性等等，都远远的超过了现场工艺工程师。曾文滔先生回国后，带领着上海大学的学生，用国内头部企业的数据，在短短的数周内，完成了新加坡一年半的工作成果，实现对所提供数据中结构的精准测量，如下图所示。

可以设想，如果能够得到更多的图片，对所有结构进行扫描，学习不同结构、材质、结合部的特点，构建知识图谱，挖掘不同结构变化的特点，同工艺的参数设定结合起来，就是实现基于数据驱动的虚拟工艺。通过工艺参数的设定来预测器件结构的变化或是设定结构的变化，来调整参数的设置。这将形成一个设计闭环，整个工艺设计将可以由人工智能完全取代。这种基于半导体人工智能虚拟工艺的突破，对于半导体工艺设计将是划时代的。仅仅依靠少量，甚至在不用人员参与的情况下，人工智能就可以通过不同的参数设计，实现各种不同的物理结构，满足我们人类日益增长的大量应用的需求。而如果仅仅是靠人工测量的结果，无论是数据的数量还是质量，是不可能足量和精准的——这就是半导体人工智能带来的以前根本无法想象的需求和巨变！

2，封装缺陷智能检测和模型的自我更新

芯片封装的过程中，会产生大量的问题，如异物（Particle），气泡（Bubble）等等。

封装过程中，有几十步甚至几百个不同的步骤。理论上，每完成一个步骤，都需要一次检测，以保证最终产品的良率。因为缺陷千奇百怪，很难靠单一模型或者图像匹配的方式来实现。目前同样主要是靠经验丰富的现场质检员通过抽样的方式来检查。因为产品的多样性，生产步骤的多样性，很难用同一个模型统一起来，这就需要有一个标准的人工智能平台，提供统一的工具集，方便终端用户能根据现场实际的数据，快速的完成数据标注、模型的训练及更新、运行部署等工作。同时，也要求模型本身能根据新的数据，实现自我迭代，提高智能平台的准确性、泛化性及鲁棒性。

随着5G6G通讯、IOT的发展，我们数字化生活的步骤是不断提速的，我们生活中的万事万物都可以通过数字的方式进行再表达（Representation），包括我们自身，如个人身体状况的监测，个性化医疗方案的设计等，这对半导体和人工智能领域提出了更高的要求和挑战。

最近，美国商务部对我国三十多家企业，包括长江存储发起了制裁措施，勒在我们脖子上的绳索越来越紧。我国是人口大国，带来的红利是我们拥有全球最大的单一市场，全球最多的优秀工程师，以及最为丰富的应用市场。以此为牵引，我国必然会成为全球最大的芯片需求市场。以市场换技术，在汽车领域已经有血淋淋的教训，这条路是走不通的，最终的结果就是市场让出去了，技术还是别人的，这也是美国政府能联合西方国家一起制裁中国半导体行业的底气所在。亡羊补牢为时不晚，既然严冬已经来临，那我们就努力活下去，积极创新发展，用实际的工作来迎接即将到来的春天！