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中国工程院院士吴汉明教授:集成电路产业呼唤工程师文化建设


  来源: 半导体产业纵横 时间:2023-01-16 编辑:清风
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近日,在第七届未来芯片论坛上,中国工程院院士吴汉明教授表示:“集成电路产业呼唤工程师文化建设。”


吴汉明院士


集成电路的诞生之初,将相移振荡器和触发器,共12个器件,器件之间时介质隔离,把晶体管和电阻、电容等集成在锗上。但发明第一块集成电路的基尔比认为他自己不是一位科学家,因为科学家是解释事物的,而他是解决问题的人。解决问题的人是工程师。他说过很多发明家认为自己是科学家而不是工程师。科学家有伟大的思想,而工程师创造工艺制造产品,并让它们有用,同时还要赚钱。


如果把科学家与工程师做一个分类,科学家的工作是做从0到1的发明,也即1947年贝尔实验室发明第一个晶体管;工程师则是做从1到100改造世界,解决可行性的问题,也即把科学转换成生产力,摩尔定律驱动发展60年。



从上图可以看到,我国集成电路在世界产业中的位置,以CPU为例,在世界舞台上我国大概落后15年。令人吃惊的是,在众多领域中,我国集成电路基本上是5-15年的差距。差距的缩小只能依靠大量卓越工程师的努力。


集成电路的工程研究中的显著特点就是——交叉性很强,尤其是在芯片制造的时候,集中体现了交叉学科的各个领域。


吴汉明院士举了两个交叉学科应用的例子。第一个是材料科学支撑摩尔定律。在集成电路制造中,面临三大挑战:基础挑战,也即精密图形,193纳米光源曝光出几十纳米图形;核心挑战,也即新材料,CMOS的性能提升70%都是依靠新材料支撑;终极挑战也即提升良率,在工艺流程中累计大量统计误差,使得每步良率99.9%提升到千步良率37%。


第二个例子是统计数学支撑的实验方法学(DOE)。最少试验次数获得最优输出结果。科学的DOE显示出强大的优越性结果是又快,又省,结果更优。有统计数学头脑的物理学家、化学家,直接参与开发与导引生产过程。不具备用统计思考问题的能力不掌握基本的实验设计技能就不能再被称为卓越工程师。


吴汉明院士表示:“集成电路产业由科学催生工程文化发展。”


提倡工程师文化,充分遵从工程的特点与规律,尊重工程中的创新性及系统性崇尚解决重大工程问题的科学性与严谨性,重视工程技术应用优化和集成不局限某一单项技术的引进和突破上。单点突破往往并不符合集成电路发展的规律。(突破传统独门秘籍和“名教”的信仰)


集成电路产业复杂性需要工程师的协作和配备能力,制造成套工艺和供应链上每环节都要达到一定层次,才有一流的成果。


不仅仅依赖引进或转化先进技术,要更加重视产业生态链的塑造,建设符合市场成本原则配备和工业生产的能力。



目前来看,集成电路工艺的发展已经无法支撑算力增长的需求。对此,提出了未来技术发展的四大方向。


第一,基于冯诺依曼架构的硅技术。二进制基础的MOSFET和CMOS(平面)和泛CMOS (立体栅FinFET、纳米线环栅NWFET碳纳米管CNTFET等技术)。“硅-冯”范式是当前产业主流。


第二,类硅模式。现行架构下NC FET(负电容)、TFET(隧穿)、相变FET、SET(单电子)等电荷变换的非CMOS技术。这是延续摩尔定律的主要技术。


第三,类脑模式。3D封装模拟神经元特性,存算-体等计算,并行性、低功耗的特点,人工智能的主要途径。类脑模式有产业前景。


第四,新兴范式。状态变换(信息强相关电子态/自旋取向)、新器件技术(自旋器件/量子)和新兴架构(量子计算/神经形态计算)。新兴范式属域基础研究范畴。


最后,吴汉明院士做出了总结。集成电路学科以工科为主,工程师文化建立势在必行。具有全局观,具备交叉学科基础,树立卓越工程师目标。后摩尔时代为卓越工程师成长提供了绝好的机遇。碎片化市场应用导向的技术研发需要大量的工程师。


关键词:吴汉明 集成电路 工程师    浏览量:331

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