标签：半导体技术

近年来，张家港市坚持以科技创新引领产业转型升级，大力发展新能源、新材料、高端装备制造等战略性新兴产业。制定出台了先进特色半导体产业扶持政策，全力推动集成电路产业集群式发展。

6月29日下午，张家港市集成电路与产业发展大会召开，中国科学院EDA中心张家港分中心也在29日上午成功落户。张家港副市长陆崇珉陆崇珉表示，张家港市将以最优的服务、最全的配套，为集成电路产业高质量发展营造良好环境、创造便利条件。

集成电路产业是张家港市重点培育的战略性新兴产业。去年底，张家港市出台了先进特色半导体全产业链发展的扶持政策，大力扶持集成电路产业做大做强。据统计，全市共有集成电路领域重点企业75家，2018年度销售额超30亿元。

张家港高新区成立以来，秉承“发展高科技、培育新产业”的光荣使命，把化合物半导体作为“一区一战略”产业，以打造全球领先的化合物半导体协同创新平台、全球最大的半导体照明（LED）产业基地、全球知名的化合物半导体和集成电路产业基地等“一平台两基地”为重点，全力打造“化合物半导体世界之都”。

目前，张家港高新区已集聚集成电路相关企业30余家，与上海集成电路技术与产业促进中心、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、第三代半导体产业技术创新战略联盟、中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟等行业知名机构已达成深度合作，建成各类创新创业载体平台超50万平米。

近年来，张家港市坚持以科技创新引领产业转型升级，大力发展新能源、新材料、高端装备制造等战略性新兴产业。制定出台了先进特色半导体产业扶持政策，全力推动集成电路产业集群式发展。

6月29日下午，张家港市集成电路与产业发展大会召开，中国科学院EDA中心张家港分中心也在29日上午成功落户。张家港副市长陆崇珉陆崇珉表示，张家港市将以最优的服务、最全的配套，为集成电路产业高质量发展营造良好环境、创造便利条件。

集成电路产业是张家港市重点培育的战略性新兴产业。去年底，张家港市出台了先进特色半导体全产业链发展的扶持政策，大力扶持集成电路产业做大做强。据统计，全市共有集成电路领域重点企业75家，2018年度销售额超30亿元。

张家港高新区成立以来，秉承“发展高科技、培育新产业”的光荣使命，把化合物半导体作为“一区一战略”产业，以打造全球领先的化合物半导体协同创新平台、全球最大的半导体照明（LED）产业基地、全球知名的化合物半导体和集成电路产业基地等“一平台两基地”为重点，全力打造“化合物半导体世界之都”。

目前，张家港高新区已集聚集成电路相关企业30余家，与上海集成电路技术与产业促进中心、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、第三代半导体产业技术创新战略联盟、中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟等行业知名机构已达成深度合作，建成各类创新创业载体平台超50万平米。

近日，南京威派视半导体技术有限公司完成工商注册登记，正式落户江宁区麒麟高新技术产业开发区。这是我市启动实施“两落地一融合”工程以来，又一个重大科研成果实现产业化落地的企业，企业的成立模式也为我市新型研发机构原创突破技术产业化实现路径提供了经验。 

南京威派视半导体技术有限公司由南京大学VPS （垂直电荷转移成像技术）科研团队、新型研发机构吉相传感成像技术研究院和市区两级基金等各方共同出资成立，经营范围为：半导体器件、电子产品、医疗器材研发、生产、销售、技术转让；集成电路设计；互联网技术、信息技术、软件研发、技术咨询、技术服务；计算机系统集成；数据处理和存储服务。 

垂直电荷转移成像技术是一项重大科研成果，该技术产品化、产业化后，先期将应用于手机、监控等产品，有望打破国外厂商在图像传感器领域的长期垄断，建设一个具有全国示范效应、自主可控的技术地标。 

科研成果产业化，对于科研团队来说，充足的资金必不可少。市发改委工业处介绍，为助力VPS技术走出学校大门，从实验室走向市场，实现产业化转化，市发改委积极对接协调相关资源，开展模式创新和路径探索，在充分保护科学家团队利益的同时，实现了政府基金助力重大科技成果迅速产业化落地。南京威派视半导体技术有限公司注册资本为13333万元。其中，科学家团队和新型研发机构共持投55%，占了“大头”；市区两级政府基金共持股45%。

5月28日，崇达技术股份有限公司（以下简称“崇达技术”）发布公告，称公司近日与南通高新技术产业开发区管理委员会经友好协商，签署了《投资协议书》，拟通过招拍挂程序获得相关土地使用权的形式建设“半导体元器件制造及技术研发中心”项目，项目公司注册资本2.1亿元。

据披露，崇达科技拟以自有资金2.1亿元在南通高新技术产业开发区设立全资子公司南通崇达半导体技术有限公司（暂定名，最终以工商行政管理机关核准登记名称为准，以下简称“南通崇达”），崇达科技将持有南通崇达100%股权。

南通崇达设立后，经营范围为研发、生产、销售半导体元件、IC载板、集成电路封装基板、5G高频高速电路板、HDI电路板、特种新型电路板、光电子元器件、以及电子模块模组封装、芯片封装测试。（以行政审批局核定为准）

崇达科技表示，南通崇达的设立，将承载公司“半导体元器件制造及技术研发中心”的使命，完成公司PCB全系列产品的覆盖，并实现从IC载板跃迁至IC相关产业，实现产业报国的梦想，该项目的建设符合公司长期发展战略和愿景规划。

近日，三星电子发布其3nm工艺技术路线图，与台积电再次在3nm节点上展开竞争。3nm以下工艺一直被公认为是摩尔定律最终失效的节点，随着晶体管的缩小将会遇到物理上的极限考验。而台积电与三星电子相继宣布推进3nm工艺则意味着半导体工艺的物理极限即将受到挑战。未来，半导体技术的演进路径将受到关注。

三星计划2021年量产3nmGAA工艺

三星电子在近日举办的“2019三星代工论坛”（Samsung Foundry Forum 2019）上，发布新一代3nm闸极全环（GAA，Gate-All-Around）工艺。外界预计三星将于2021年量产3nm GAA工艺。

根据Tomshardware网站报道，三星晶圆代工业务市场副总Ryan Sanghyun Lee表示，三星从2002年以来一直在开发GAA技术，通过使用纳米片设备制造出了MBCFET（Multi-Bridge-Channel FET，多桥-通道场效应管），该技术可以显著增强晶体管性能，从而实现3nm工艺的制造。

如果将3nm工艺和新近量产的7nmFinFET相比，芯片面积能减少45％左右，同时减少耗电量50％，并将性能提高35％。当天的活动中，三星电子将3nm工程设计套件发送给半导体设计企业，并共享人工智能、5G移动通信、无人驾驶、物联网等创新应用的核心半导体技术。

相关资料显示，目前14/16nm及以下的工艺多数采用立体结构，就是鳍式场效晶体管（FinFET），此结构的晶体管内部通道是竖起来而被闸极包围的，因为形状像鱼类的鳍而得名，如此一来闸极偏压便能有效调控通道电位，因而改良开关特性。但是FinFET在经历了14/16nm、7/10nm这两个工艺世代后，不断拉高的深宽比（aspect ratio），让前道工艺已逼近物理极限，再继续微缩的话，电性能的提升和晶体管结构上都将遇到许多问题。

因此学术界很早就提出5nm以下的工艺需要走“环绕式闸极”的结构，也就是FinFET中已经被闸极三面环绕的通道，在GAA中将是被闸极四面包围，预期这一结构将达到更好的供电与开关特性。只要静电控制能力增加，闸极的长度微缩就能持续进行，摩尔定律重新获得延续。

此次，三星电子3nm制程将使用GAA技术，并推出MBCFET，目的是确保3nm的实现。不过，三星电子也表示，3nm工艺闸极立体结构的实现还需要Pattern显影、蒸镀、蚀刻等一系列工程技术的革新，并且为了减少寄生电容还要导入替代铜的钴、钌等新材料，因此还需要一段时间。

台积电、三星竞争尖端工艺制高点

台积电也在积极推进3nm工艺。2018年台积电便宣布计划投入6000亿新台币兴建3nm工厂，希望在2020年动工，最快于2022年年底开始量产。日前有消息称，台积电3nm制程技术已进入实验阶段，在GAA技术上已有新突破。4月18日，在第一季度财报法说会中，台积电指出其3nm技术已经进入全面开发阶段。

在ICCAD2018上，台积电副总经理陈平强调，从1987年开始的3μm工艺到如今的7nm工艺，逻辑器件的微缩技术并没有到达极致，还将继续延伸。他还透露，台积电最新的5nm技术研发顺利，明年将会进入市场，而更高级别的3nm技术研发正在继续。

实际上，台积电和三星电子两大公司一直在先进工艺上展开竞争。去年，台积电量产了7nm工艺，今年则计划量产采用EUV光刻工艺的第二代7nm工艺（N7+），2020年将转向5nm。有消息称，台积电已经开始在其Fab 18工厂上进行风险试产，2020年第二季度正式商业化量产。

三星电子去年也公布了技术路线图，而且比台积电更加激进。三星电子打算直接进入EUV光刻时代，去年计划量产了7nm EUV工艺，之后还有5nm工艺。3nm则是两大公司在这场工艺竞逐中的最新赛程。而就以上消息来看，三星将早于台积电一年推出3nm工艺。然而最终的赢家是谁现在还不能确定。

摩尔定律终结之日将会到来？

虽然台积电与三星电子已经开始讨论3nm的技术开发与生产，但是3nm之后的硅基半导体工艺路线图，无论台积电、三星电子，还是英特尔公司都没有提及。这是因为集成电路加工线宽达到3nm之后，将进入介观（Mesoscopic）物理学的范畴。资料显示，介观尺度的材料，一方面含有一定量粒子，无法仅仅用薛定谔方程求解；另一方面，其粒子数又没有多到可以忽略统计涨落（Statistical Floctuation）的程度。这就使集成电路技术的进一步发展遇到很多物理障碍。此外，漏电流加大所导致的功耗问题也难以解决。

那么，3nm以下真的会成为物理极限，摩尔定律将就此终结吗？实际上，之前半导体行业发展的几十年当中，业界已经多次遇到所谓的工艺极限问题，但是这些技术颈瓶一次次被人们打破。

近日，有消息称，IMEC和光刻机霸主ASML计划成立一座联合研究实验室，共同探索在后3nm节点的nm级元件制造蓝图。双方合作将分为两个阶段：第一阶段是开发并加速极紫外光（EUV）技术导入量产，包括最新的EUV设备准备就绪；第二阶段将共同探索下一代高数值孔径（NA）的EUV技术潜力，以便能够制造出更小型的nm级元件，推动3nm以后的半导体微缩制程。

然而，衡量摩尔定律发展的因素，从来就不只是技术这一个方面，经济因素始终也是公司必须考量的重点。从3nm制程的开发费用来看，至少耗资40亿至50亿美元，4万片晶圆的晶圆厂月成本将达150亿至200亿美元。如前所述，台积电计划投入3nm的资金即达6000亿新台币，约合190亿美元。此外，设计成本也是一个问题。研究机构分析称，28nm芯片的平均设计费用为5130美元，而采用FinFET技术的7nm芯片设计费用为2.978亿美元，3nm芯片工程的设计费用将高达4亿至15亿美元。设计复杂度相对较高的GPU等芯片设计费用最高。半导体芯片的设计费用包含IP、Architecture、检查、物理验证、软件、试产品制作等。因此，业内一直有声音质疑，真的可以在3nm甚至是2nm找到符合成本效益的商业模式吗？

5月16日上午，济南宽禁带半导体产业小镇起步区项目开工活动在济南槐荫经济开发区举行。宽禁带半导体产业小镇位于济南槐荫经济开发区的，紧邻西客站片区和济南国际医学中心，是济南实施北跨发展和新旧动能转换先行区的桥头堡。小镇总占地面积约4900亩，将分“科技创新孵化区”、“产业先进智造区”和“半导体生态科技城”三大功能区，打造宽禁带半导体产业技术领先高地。

济南宽禁带半导体产业小镇被省市列入新旧动能转换产业布局，山东省将“支持济南发展以碳化硅为代表的宽禁带半导体产业，建设宽禁带半导体小镇，打造全球领先的宽禁带半导体产业高地。”纳入《山东省新一代信息技术产业专项规划（2018-2022年）》。济南市政府出台《济南市支持宽禁带半导体产业加快发展的若干政策措施 》，明确在济南槐荫经济开发区规划建设宽禁带半导体小镇，着力打造具有国际影响力的宽禁带半导体研发基地和产业聚集区。

济南宽禁带半导体产业小镇将建成国际先进的（超）宽禁带半导体研发、检测和服务公共平台，培育、引进一批掌握核心技术、具有国际竞争力和影响力的品牌企业；带动形成基于宽禁带半导体的电力电子、微波电子、大功率半导体照明生产、应用系统为核心的千亿级产业集群，推动新旧动能转换。 ”槐荫区工业园区相关负责人表示。

据了解， 小镇起步区规划用地面积202.1亩，规划建筑面积37.5万平方米，主要包括建设宽禁带半导体研发总部，打造国际领先的研发平台，正在筹建的山东大学济南宽禁带半导体产业研究院设在研发楼；建设标准厂房，引进高质量宽禁带半导体产业项目并为孵化项目提供载体；同时配套专家公寓，服务于小镇引进的高科技人才。建成后将承接京津冀和环渤海都市圈、半岛蓝色经济带产业升级，成为济南市乃至全省的科技创新策源地、新动能先行示范区、科技助力城市升级的典范。

下一步，小镇将以打造半导体产业生态链、建立宽禁带半导体技术领先高地、构建宽禁带半导体创新应用集群为发展路径，分近中远三期推进：近期（到2022年）以初具雏形、特色显现为目标，形成宽禁带半导体技术引领高地；中期（到2025年）以规模集聚、生态塑造为目标，形成宽禁带半导体产业生态链；远期（到2030年）以全国知名、应用拓展为目标，形成宽禁带半导体应用领域集群，全面打造成为技术引领、生态完善、应用拓展的山东领先、全国知名宽禁带半导体产业特色小镇。

由于半导体发展趋势，在相同晶圆面积下填入更多晶体管，势必使线宽逐渐微缩，但尺寸微缩却有限制，其闸极线宽极限约在3～5nm间(线宽愈小则电阻值愈大)，使得科学家试图找寻在不微缩线宽尺寸下，如何以相同的制程方式提升元件效率，突破摩尔定律限制，而SOI(Silicon on Insulator)硅晶绝缘体技术，即为解决方法之一。

所谓SOI技术是由Si晶圆透过特殊氧化反应，使氧化层(Buried Oxide)形成于Si层与Si晶圆间，最终产生Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构，由于SOI的半导体特性(低功耗、高性价比与低制造周期等)，使得元件拥有取代线宽较大(16-12nm)之FinFET结构优势。

磊晶技术发展，无助于SOI生成上之演进

SOI的发展脉络可追朔至1960年中后期，由于半导体为了追求适当的绝缘材料作为基板，逐渐开发出以蓝宝石基板为基础而成长的Si磊晶层SOS(Silicon on Sapphire)技术，为SOI原型，但由于蓝宝石基板价格昂贵，目前已较无人使用此技术。

另一方面，日商Canon也于2000年初，针对SOI技术开发ELTRAN(Epitaxial Layer TRANsfer)成长方法，虽然SOI最上层之Si层材料可由磊晶方式成长，且条件易于控制，但整套流程需经阳极氧化(形成多孔性Si层)、磊晶、高温氧化、键结、分离蚀刻与氢气退火等步骤，过程十分繁琐，因而这项技术最后也无疾而终。

若以现阶段SOI生成技术评估，主要可分为离子布植及晶圆接合等方式进行，相关技术有以下几种：SIMOX(Separation by IMplanted OXygen)、BESOI(Bond and Etch-back SOI)与Smart-Cut等，作为后续供应现行SOI晶圆之方法。

三大SOI生成方法，以Smart-Cut技术独步群雄

以SIMOX技术为例，成长SOI方法主要透过离子布植机，将大量氧离子(O+ ions)打入Si晶圆前缘部分，再透过高温退火(1,300℃)使其产生氧化层，最终形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。

该技术制作的SOI虽较容易，但由于氧离子于离子布植时，难以穿透Si晶圆达到深处，使得Si层只有约50～240nm厚度，因此后续还需经由磊晶成长方式，使Si层厚度增加，达到SOI元件所需的要求。

BESOI成长方式是先透过两片Si晶圆，经高温氧化后形成两片表面氧化层的结构(SiO2/Si Substrate)，再将两片氧化层相互接合并加热(1,100℃)，使其产生键结与退火，最终经CMP研磨后形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。尽管Si层的厚度已较SIMOX技术相对好控制，但两片氧化层接合之键结良率，仍是SOI晶圆产能的决定关键，需大量时间研磨除去多余Si层。

而Smart-Cut技术则为法国SOITEC开发的方法，可有效加速SOI制作速率。Smart-Cut前半部分将如BESOI技术一般，先将两片Si晶圆经高温氧化形成表面氧化层，然后将其中一片的氧化层以离子布植机打入大量氢离子(H+)，随后再将两片氧化层以亲水性链结(Hydrophilic Bonding)方式相互接合，并加热至400～600℃使氢离子层产生断裂，分离多余的Si层，最终经退火(1,100℃)与CMP研磨后，形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。

借由Smart-Cut方法，确实有效缩减CMP研磨时间(经氢离子层断裂后留下之Si层变薄的缘故)，但两片氧化层的接合键结良率仍是SOI决定要素，尽管如此，Smart-Cut还是能大幅提高SOI晶圆的生成速率，有效降低SOI晶圆成本，并得以驱使现行的光通讯元件、物联网与车用芯片领域加速发展。

日前，全国政协十三届二次会议召开，民进中央建议将半导体集成电路相关学科归并成为一级学科的提案引起了重大关注，集成电路产业的人才紧缺问题再次成为业界讨论焦点。

人才需求旺盛，节后招聘火热

日前人力资源服务商前程无忧发布了2019年春节后人才市场供需行情。据其统计，2月15日~2月28日期间，在前程无忧上日均社招岗位已近600万个（非毕业生招聘），在其60个大行业分类中，电子技术/半导体/集成电路行业居节后新增职位发布量前五。

数据显示，电子技术/半导体/集成电路行业新增7.1万个，保持了旺盛的人才需求，在开发和应用的两端，从研发到生产，在人才质量和数量上都有着较大的增量缺口，两周内招聘职位的发布量比去年同期增加了20%。

除了在招聘平台上发布招聘信息，不少企业在线下也忙活着举办招聘会。3月3日，国内集成电路重点城市无锡举办了今年首场重点企业专场招聘会，针对性地邀约了中科芯、SK海力士系统集成电路等重点企业参会。

在招聘会上，SK海力士系统集成电路的招聘专员向媒体透露，公司新成立不久，主要生产8英寸晶圆，厂房等基建工程预计今年底完工，人才储备是第一要紧事，目前缺口技术工程师、行政、一线操作工等各岗位人员近500人。

中科芯的招聘专员亦透露，该公司集成电路项目发展迎来“爆发期”，新增项目200多个，公司高层次人才缺口达600人，其中硕士及以上学历的技术工程师缺500人。该人员表示，今年起公司重点招博士，需要微电子等相关专业的博士100人。

据悉，中科芯还会参与到高校招生的环节中去，让学生入学时就能到公司实习，理论和业务两手抓，第一批培养的人才即将于2020年毕业。

推动集成电路成为一级学科

如中科芯提前到高校“预定”人才的举措，侧面反映了国内集成电路人才的严重匮乏，同时亦体现了产教融合的重要性。

众所周知，国内集成电路产业人才严重短缺。2018年8月，CCID与CSIP联合发布《中国集成电路产业人才白皮书（2017-2018）》，白皮书统计显示，截止到2017年底，我国集成电路产业从业人员规模约为40万人，到2020年前后，我国集成电路行业人才需求规模约为72万人，存在着30万人才缺口。

正所谓人才强则产业强，中国发展集成电路产业离不开人才，除了引进海外人才外，本土培养方为解决问题的核心所在，业界呼吁集成电路产教融合、学科升级，这一议题日前出现在火热召开的两会中。

3月3日，全国政协十三届二次会议在京召开，民进中央向本次会议提交党派提案46件，其中包括《关于以产教融合加快半导体集成电路人才培养的提案》（以下简称《提案》）。

《提案》阐述了中国发展集成电路产业的重要性，指出发展关键在于人才，并认为目前国内集成电路产业人才数量严重不足，无法满足产业发展需求，且人才结构不合理，无法满足自主、核心、关键技术的创新发展需要。

基于目前产业人才现状，《提案》提出建议，大力推进半导体集成电路领域的产教融合，充分发挥企业在人才培养中的决定性作用，调动高校、职业学院以及社会力量，形成合力，加快中国半导体集成电路高、中、低等各层面人才培养。

《提案》提出了四点具体建议，包括重点推进产教融合，支持国内半导体集成电路企业与高校联合办学，面向产业急需，成立“硬件学院”，培养半导体集成电路中高级专业人才；快速推进半导体集成电路领域的网络教育、职业教育和继续教育，规模培养产业所需的研发、生产、测试、应用的专业人才队伍；积极推动微电子等半导体集成电路相关学科归并成为一级学科；与企业合作加强半导体集成电路科学普及与应用推广。

事实上，去年中科院院士王阳元亦曾呼吁将微电子学科升级为一级学科，他认为要培养集成电路产业人才必须对现有的人才评估体系、学科分布设置、师资队伍建设、课程体系、教学与产业相结合等方面进行深化改革，升级为一级学科才能更好地配置资源。

人才培养已成为集成电路企业、高校、国家政府的重要议题，期待在社会各界的努力下，国内集成电路产业人才早日实现供需平衡。