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国内首条8英寸“超越摩尔”研发中试线正式运营

  记者昨天从嘉定区举行的2017全球传感器与物联网产业峰会上了解到,上海微技术工业研究院“超越摩尔”研发中试线正式投入运营,这个国内首条、全球领先、兼容CMOS的8英寸MEMS( Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)研发中试线正式向业界“发声”,旨在逐步推动中国“超越摩尔”技术和物联网创新应用快速发展。

  在提升产业能级、培育形成先进制造业集群的过程中,注重“产业精准转型”的嘉定区明确规划了四大新兴起的产业集群,“集成电路及物联网”就是这里面之一。嘉定区委书记马春雷表示:“要将超越摩尔建成嘉定科创中心重要承载区的示范性、标杆性、引领性项目,加快形成超越摩尔的创新链和产业链,完善专项规划引导、院所创新突破、企业转化应用、特色园区承载、产业基金支撑、创新人才驱动、政府精准服务的工作闭环。”

  摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔于1965年提出的:“当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18到24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。”半个世纪以来,集成电路的发展基本遵循了这一趋势。不过,元器件数目增加的同时必然会慢慢的“密”,个体尺寸就要不断缩小,这场“微型化竞赛”使得厂商面临很大挑战,厂房设备建造、生产线调试和启动都非一朝一夕之事,比如英特尔用了15年时间才实现22纳米标准刻蚀程序的投产和量产。根据摩尔定律,总有一天,元器件的体积限制会让晶体管电路性能难以再提升。

  挑战与机遇并存的条件下,一些专家提出了“超越摩尔”的概念:非数字、多元化半导体技术与产品(如市场巨大的传感器)可以在成熟的工艺生产线上研发,无需遵循摩尔定律,在工艺尺寸上越做越小。“超越摩尔”其实是在系统集成方式上进行创新,系统性能的提升不再靠单纯缩小晶体管尺寸,而是更多地靠电路设计以及系统算法优化来实现。

  与竞争残酷的摩尔定律技术路线相比,“超越摩尔”这片“蓝海”则温和得多:摩尔定律技术路线亿美元,产品只有计算和存储芯片,我国水平最高的芯片制造企业与英特尔相比,还有很大的差距;而“超越摩尔”技术路线的投资量级是百万美元,产品品种类型很丰富,其基本的产品——传感器的品种多达上千。根据预测,MEMS芯片市场将在2023年达到1兆片的市场规模,同时,中国智能传感器市场也预计将于2019年达到960亿元。到2030年,全球应用的传感器数量将从2013年的35亿个突飞猛进到超过100万亿个。

  当前,以移动网络、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的信息技术正加速创新、融合和普及应用,一个万物互联智能化时代正在到来。其中,“超越摩尔”技术以传感器为核心,结合射频、功率、微能源等技术,是未来实现万物互联的基础性、决定性核心技术之一。MEMS传感器是各国争相研究的高端领域,是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器,与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。布局物联网MEMS传感器产业,是中国在半导体领域“弯道超车”的机会。

  8英寸MEMS研发中试线落地上海嘉定工业区,在上海新傲科技股份有限公司北区二期内,于2015年动工建设。该项目必须在无尘室下作业,而这种高标准的厂房建设要求极高,上海微技术工业研究院租用了新傲科技在建二期六幢厂房中的其中一幢。无尘室厂房土建完成后,但其他五幢厂房由于资金问题,没有同时完成土建,作为一个整体项目无法通过建管部门的竣工验收。拿不到许可证,意味着双方就不能完成租用签约,无尘室的内部装修无法启动,购买的研发设备无法入场。为此,工研院相关负责人一度十分着急。得知这一情况后,嘉定工业区为新傲科技二期厂房牵线搭桥,获得了银行贷款,用于二期厂房建设,同时与总包方谈判,在确保质量安全情况下,将工期缩短一个月,最终如期建成了近5000平方米的高等级微纳加工超净厂房。

  为了使微尘数量达标,厂房设计可谓“别有洞天”。层高8.8米的二楼分为3层,主要设备在中间层,看不见的上下两层除了铺设供应气体和化学品的管道外,还布满了用于“清洗”空气的设施。如此大费周章的原因是,一旦硅片沾染微尘,可能致其失效。人走进中试线洁净室也是个“大工程”,穿戴上抗静电的洁净服、鞋子、手套、口罩后,还需经过风淋房,将身上的微尘全部吹走。在要求最为严苛的十级洁净室,一分钟内每立方英尺的空间内大于0.2微米的微尘必须少于10颗。

  在传感器的产业链条上,中试环节很重要,从产品的设计研发到批量生产,需要中试实验产品的性能。目前的一些研发公司,大多把产品送到空间距离较远的代工企业测试,专业程度欠缺,成本也较为高昂。由上海微技术工业研究院主导建设的8英寸MEMS研发中试线将为传感器的产业链创新提供技术支撑,它具备了惯性传感器、光传感器生物MEMS、压力和声学传感器等新型传感器的研发能力,可与生产线无缝衔接,未来将帮助一批创新创业人才基于该中试线开展产品研发技术,并与产业孵化器、产业基金高效联动,打造具有全球影响力的物联网企业集群。

  相比于业界广泛使用的6英寸产线,贯通从研发到量产全程服务的工研院8英寸线是公认的领先技术。据悉,8英寸研发中试线将专注于“超越摩尔”传感器产品技术的开发,可以全方面开展表面、体、3D微纳加工以及新工艺、新器件、新系统的研发,并根据“超越摩尔”产品和技术特点部署了MEMS、硅光子、RF、硅基III-V族、3D集成、MR磁传感、功率及生物等相关工艺和量测设备。作为国内第一条先进8英寸研发中试线英寸研发中试线不仅可承担产品研制、小批量生产、技术培养和训练、设备验证等服务,有助于提升研发的成功率,更将助力实现 “超越摩尔”产品和技术从研发到量产无缝衔接,完善了国内的“超越摩尔”生态链。

  以全球领先的“超越摩尔”8英寸研发中试线为支点,工研院试图打造集研发、工程、市场、孵化的一体化功能平台,为创新企业及合作伙伴提供全方位的服务和解决方案。本次峰会上,由工研院、国家集成电路产业投资基金和其他战略投资人共同发起成立规模为50亿元的“超越摩尔”产业基金,为创新公司可以提供关键的早期支持;并可提供软硬件结合的孵化服务。

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