作為高科技產(chǎn)業(yè)的核心，芯片產(chǎn)業(yè)已成為世界各國綜合國力競爭的重要砝碼,。芯片目前主要被美國壟斷市場,，占據(jù)全球50％的份額。

國內(nèi)芯片業(yè)雖持續(xù)蓬勃發(fā)展,，但在高端芯片制造領(lǐng)域仍處于劣勢位置,。國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)高度依賴外部市場，在技術(shù)受限的情況下,，被美國“卡脖子”的困境更為凸顯,。

國內(nèi)芯片常遭“卡脖子”的技術(shù)主要涉及三方面，一是制程工藝,；二是裝備／材料,；三是設(shè)計IP核／EDA工具。我國科研人員一直在不斷努力解決芯片從設(shè)計到制造的卡脖子問題,，近期,，科研團隊在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破。

國內(nèi)EDA軟件實現(xiàn)新突破

眾所周知,，EDA處于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)倒金字塔型格局中的塔尖,，以100億美元每年的行業(yè)規(guī)模支撐著將近6000億美元規(guī)模的集成電路產(chǎn)業(yè)，可以說對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的限制有著“牽一發(fā)動全身”的效應(yīng),。

然而就是這顆半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠,，70％以上的市場份額都被國外企業(yè)壟斷，Synopsys,、Cadence,、Siemens EDA三足鼎立，且這三家公司都與美國資本有著千絲萬縷的聯(lián)系,。

近日,，華中科技大學(xué)機械學(xué)院劉世元教授團隊成功研發(fā)出我國首款完全自主可控的OPC軟件,，并已在相關(guān)企業(yè)實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

光刻是芯片制造中最為關(guān)鍵的一種工藝,，就是通過光刻成像系統(tǒng),，將設(shè)計好的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。隨著芯片尺寸不斷縮小,，硅片上的曝光圖形會產(chǎn)生畸變,。在90nm甚至180nm以下芯片的光刻制造前，都必須采用一類名為OPC（光學(xué)臨近校正）的算法軟件進行優(yōu)化,。

據(jù)劉世元介紹,，“沒有OPC,，即使用了光刻機,，也造不出芯片?！監(jiān)PC軟件即“光學(xué)鄰近校正軟件”,，是芯片設(shè)計工具EDA的一種。沒有OPC,，所有IC制造廠商將失去將芯片設(shè)計轉(zhuǎn)化為芯片產(chǎn)品的能力,。

目前，全球OPC工具軟件市場完全由Synopsys,、Mentor,、ASML－Brion等三家美國公司占領(lǐng)。如今,，隨著華中大科研團隊成功研發(fā)全國首款OPC軟件,，填補了國內(nèi)空白，未來也將助力我國芯片制造業(yè)發(fā)展,。

晶體管密度翻倍

眾所周知,，晶圓上的晶體管越多，芯片性能越強,。每一代工藝的進步,，其實最終都是為了在有限的芯片面積中，塞進更多的晶體管,。

芯片工藝進入3nm后,，要再微縮晶體管之間的距離就越來越難了，距離越近就會出現(xiàn)短溝道效率,，導(dǎo)致性能不穩(wěn)定,，漏電，功耗大,，發(fā)熱大等問題,。

針對這一關(guān)鍵難題,，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院的周鵬教授，包文中研究員及信息科學(xué)與工程學(xué)院的萬景研究員,，創(chuàng)新地提出了硅基二維異質(zhì)集成疊層晶體管技術(shù),。這種新技術(shù)，可以在芯片工藝不變的情況下,，讓器件集成密度翻倍,。

筆者了解到，復(fù)旦大學(xué)研究團隊將新型二維原子晶體引入傳統(tǒng)的硅基芯片制造流程,，實現(xiàn)了晶圓級異質(zhì)CFET技術(shù),。相比于硅材料，二維原子晶體的原子層精度使其在小尺寸器件中具有優(yōu)越的短溝道控制能力,。

該技術(shù)利用成熟的后端工藝將新型二維材料集成在硅基芯片上,，并利用兩者高度匹配的物理特性，成功實現(xiàn)4英寸大規(guī)模三維異質(zhì)集成互補場效應(yīng)晶體管,。在相同的工藝節(jié)點下實現(xiàn)了器件集成密度翻倍,，并獲得了卓越的電學(xué)性能。

據(jù)悉,，研究人員利用硅基集成電路的標(biāo)準(zhǔn)后端工藝,，將二硫化鉬（MoS?）三維堆疊在傳統(tǒng)的硅基芯片上，形成p型硅－n型二硫化鉬的異質(zhì)CFET結(jié)構(gòu),。二硫化鉬的低溫工藝與當(dāng)前硅基集成電路的后端工藝流程高度兼容,，大幅降低了工藝難度且避免了器件的退化。同時,，兩種材料的載流子遷移率接近,，器件性能完美匹配，使異質(zhì)CFET的性能優(yōu)于傳統(tǒng)硅基及其他材料,。

目前,，基于工業(yè)化產(chǎn)線的更大尺寸晶圓級異質(zhì)CFET技術(shù)正在研發(fā)中。如果該技術(shù)應(yīng)用起來,，那么中國芯又多了一條突圍的路徑了,。

寫在最后

國產(chǎn)芯片實現(xiàn)重大突破是所有人翹首以盼的，其中的艱難也是可以預(yù)見的,?！翱ú弊印奔夹g(shù)大都具有投入高、耗時長,、難度大的特點,，僅靠單方面的力量很難短時間見效，必須調(diào)動全社會的力量來共同參與,。

相信隨著國內(nèi)擴大產(chǎn)能,，加大投入,，人才日益完備，實現(xiàn)芯片產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的自主可控,，形成新的替代技術(shù)軌道,，將指日可待。

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