（電子發燒友網報道 文/章鷹）8月18日，2022年世界半導體大會在南京國際博覽中心盛大召開。2022年中國半導體產業面臨增速下滑，在集成電路創新方面遭遇美國打壓的外部環境下，如何從集成電路技術上把握國產替代最佳路徑？中科院院士、深圳大學校長毛軍發先生帶來最前沿的思考和解析。

圖1：中科院院士、深圳大學校長毛軍發

中國集成電路落后三大原因

中科院院士、深圳大學校長毛軍發認為，集成電路是一個國家綜合科技實力乃至綜合國力的反映，中國集成電路的先進技術長期受到西方封鎖，產學研脫節都是落后的原因。

三個方面的落后尤為明顯。一、EDA落后，主要體現是研究算法的較多，但是很零散，沒有規劃和集成，沒有形成能力；二、裝備落后，主要是整體能力和市場環境等多方面因素。三、器件和電路落后的原因，材料落后、工藝的穩定性不足，缺乏工匠精神。

從集成電路向集成系統轉變！chiplet技術、封裝天線技術都是集成系統技術代表

“IC發展有兩大方向，一是延續摩爾定律，把晶體管做小，晶體管發展方向；第二個方向繞道摩爾定律，采用異質異構、集成系統等其他方式。我認為摩爾定律不能超越只能繞開它，今天講的集成系統就是繞道摩爾定律路線之一。” 毛軍發強調說。

圖2：集成電路發展方向 電子發燒友拍攝

電子封裝技術是實現集成系統的重要路徑。封裝是把外圍元器件進行加固，原始封裝功能起到固定、密封、保護功能比較簡單。封裝現在說成集成，把各種各樣的芯片、元器件、傳感器、天線集成在一起形成一個功能系統叫做集成。

以臺積電主推的3D Fabric，特別是SoIC成功成為下一代芯片系統的主流技術，TSMC 3D Fabric SoIC，采用先進封裝互聯技術Hybrid Bonding，堆疊芯片互聯間距可以小到亞微米，目前TSMC已經實現了使用3D Fabric技術完成的12層堆疊SoIC。毛軍發指出，封裝集成技術的中心正慢慢從傳統后端封裝移到前端半導體代工。集成電路（芯片）只是手段，微電子系統才是目的。摩爾定律面臨原理、技術和成本等多方面挑戰。

毛軍發院士大膽預測，過去60年是集成電路IC（integrated Circuits,IC）的時代，可能未來60年將會是集成系統(integrated systems ,IS)的時代。他分析表示，集成系統是復雜微系統技術發展新途徑，后摩爾時代集成電路發展新方向，也是中國半導體技術邊道超車的新機遇。

“集成系統技術，很早就有。小芯片技術將單一先進工藝的大芯片分解成多個特征模塊，每個模塊（小芯片）用各自最適合的工藝實現，體現了集成系統思想。小芯片技術與SoC你想思維，SoIC則是把多個Chiplet以3D堆疊集成；二、封裝天線（AiP）技術，AiP是指在包含無線芯片的封裝結構中實現的天線，相比普通分立天線，AiP具有更好的系統性能，更小的PCB面積，更低成本和更短的研發周期；三、多功能無源元件技術。射頻電路，芯片外圍大量的無源元件，占整個面積的80%，怎么這些元件做小是工程師頭疼問題，上海交大做出元件，它有6種功能，過去需要6個元件現在只要1個元件就可以實現。” 毛軍發揭示了三大集成系統技術應用。

異質集成的五大挑戰

美國對異質集成非常重視，希望異質集成性能再提高100倍，功耗成本再下降1%。歐洲、韓國、日本都有相應的后摩爾時代發展計劃，這些重點之一就是異質集成。據悉，在國際研究當中，3D與異質集成電路集成有了顯著進展，包括IBM異質集成電路集成了邏輯、存儲、射頻、光電子和傳感電路，英特爾的3D封裝集成，TSMC的3D堆疊技術應用于智能手機芯片。

毛軍發指出，異質集成面臨很多問題。關鍵問題一、我們需要把整個系統功能進行定義和剖分；二、自動化、智能化協同設計，剛才所講的需要綜合考慮電、熱、用力，另外有源、無源多功能也需要協同，所以需要協同問題越來越多。三、異質集成界面生成與工藝量化調控機理異質集成它的不同材料，它的膨脹系數不一樣，溫度升高會發生硬力扭曲，會影響整個系統的一些性能和功能。四、射頻無源天線小型化是一個大問題。五、集成系統的可測性原理。

國產射頻電路EDA軟件突破！W波段毫米波雷達性能優于海外產品！

毛軍發院士表示，他們與芯和半導體科技(上海)有限公司開展合作，共發布48款國產射頻EDA商用軟件工具，500種高精度PDK模型，而且他們與中芯國際工藝兼容的集成無源器件IP庫，已經量產3.5億顆，基本實現了無源射頻集成電路EDA工具自主可控。現在，這套合作研制的系列國產射頻EDA商用軟件，用于半導體、航空航天、雷達、通信、汽車等行業客戶200家，系統用戶包括中興、華為、聯想、富士康、華蘭、中電、中航等眾多公司，而且已經實現對Cisco、Intel、IBM、Apple等國際著名公司的出口。

在W波段異質集成片上雷達項目，毛軍發院士分享了最新的進展。他帶領的團隊已經在今年研制出W波段異質集成片上雷達，集成了W波段SiGe芯片、GaN功放芯片、Si基X波段鎖相環，濾波、耦合、公分等無源元件，5月份團隊已經將相關研究結果在半導體技術國際最有名刊物JSSC，這也是大陸在電子封裝領域，在JSSC上發表第一篇論文。W波段毫米波雷達性能顯著比國外產品高。

毛軍發認為，W波段毫米波雷達跟國際上近兩年相同頻率雷達的性能對比，很多指標都是領先的，這個領先原因是異質集成，海外產品采用同質集成，我們把優點發揮出來。

毛軍發表示，基于異質集成技術實現生物醫學雷達傳感器產品開發，毫米波非接觸、非侵入式生理信息（心跳、呼吸、脈搏、血壓等）探測，實現對心血管疾病的監測和早篩。在演講的最后，毛軍發寄語中國半導體產業抓住歷史機遇，從集成電路走向系統集成新的方向進行跨越和變革，實現從芯片集成到集成系統的跨越。

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