主持人：科技日報記者 曹紅艷

    嘉賓：

    清華大學微電子學研究所教授、中國工程院院士李志堅

    資訊産業部積體電路技術專家委員會委員、中國科學院半導體所高級訪問學者王國裕

    中國科學院微電子中心科研處處長、博士夏洋

    主持人：短短幾十年，我國資訊技術産業的銷售規模和對國民經濟增長的貢獻率已居全國各工業行業之首，成為第一大産業。所有這一切的實現，無不與資訊技術的核心、資訊技術産業的動力之源---微電子技術息息相關，那麼微電子技術是如何發揮作用的呢？

    李志堅：微電子技術是隨著積體電路技術，特別是大型積體電路技術的發展而發展的，從1958年第一塊積體電路誕生算起，積體電路技術才只有40多年的時間，但它卻造就了波瀾壯闊的資訊革命。

    微電子技術的發展，積體電路的出現，首先引起了電腦技術的巨大變革。五六十年代只能在少數大型軍事或科研設施中應用的價格昂貴、體積龐大、耗能驚人的電腦，由於採用了大型積體電路，電腦迅速成為人們普遍能夠買得起的東西，進入普通的辦公室和家庭。由於採用微電子技術的數字調諧技術，使電視機可以高達100個頻道任選，而且大大提高了聲音、圖像的保真度。今天微電子技術已經滲透到諸如現代通信、電腦技術、醫療衛生、環境工程、能源、交通、自動化生産等各個方面，成為一種既代表國家現代化水準又與人民生活息息相關的高新技術。

    主持人：説到微電子技術自身的發展，不能不提到著名的"摩爾定律"。

    李志堅：是的。幾十年來硅晶片上的器件（電晶體）整合密度一直按照"摩爾定律"，即每18至24個月翻一番的速度向前發展，這種發展的主要技術基礎是積體電路加工工藝的特徵線條每代以30％左右的速度縮小和電路的不斷創新，與此同時硅晶片材料技術和積體電路加工設備技術也同步發展，生産積體電路用的硅圓片的直徑已經經歷了1英寸、2英寸、3英寸、5英寸而發展到今天的8-12英寸，積體電路晶片生産批量不斷增加，從而導致了以積體電路為基礎的微電子産品的性能、功能一代一代，幾乎無止境的提高，而價格一代一代不斷的下降，這就是被"摩爾定律"定義的神奇的"微電子現象"。

    硅積體電路技術發展至今，全世界數以萬億美元計的設備和技術的投入使其形成了非常強大的産業能力。同時長期的科研投入使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、透徹的地步，成為自然界100多種元素之最。産業能力和知識的積累決定了硅基工藝起碼將在一定時期內仍起主要作用。

    主持人：據我所知，如此關鍵的核心技術中國科學院早在1965年就開始了研究。當時我國台灣地區和南韓還完全沒有自己的積體電路研究和産業。但是他們今天已把我們的研究工作和産業遠遠地拋到了後面，是什麼原因呢？

    李志堅：我國對於積體電路的研究雖然開始很早，但研究只是以不同的項目得到國家相關部門的支援，也就是説在幾個點的研發上獲得了資金的支援，發展整個積體電路並沒有上升為國家行為；同時我們在發展積體電路方面缺少長期規劃。因此我們的科研僅僅是在某幾個點上取得了標誌性成功，比如説，我們曾經做出了1微米的技術，但是當我們要繼續做0．5微米技術的時候，我們就沒有錢來支援了，這樣就導致了我們的成果僅僅是我們在進行技術引進時談判的一個籌碼，迫使對方降低賣給我們的價格。但是一旦技術引進了，我們的成果也就銷聲匿跡了，我們的成果沒有機會得到工業化的驗證，事實上我們不得不承認達到同樣技術指標的成果，我們做出來的與別人做出來的還會有很大差距。

    夏洋：我國的技術工業基礎還遠遠不夠。生産積體電路的原料是硅、鋁、某些化合物和一些普通氣體，這些材料都不昂貴，但是製造積體電路的過程卻相當複雜，對所有的設備要求很高，所以建立積體電路的投資是相當巨大的。而晶片價格的下降，只有依靠現代化的大批量生産才能達到。

    在硅片上製造微電路是成批地製造，在微小的面積上制出電晶體、電阻、電容而且按要求連成電路已屬不易，而在一定面積的硅片上製造出性能一致的晶片則更加困難。積體電路的生産，大多是從硅片製備開始的，硅片的製備需要專門的設備和嚴格的生産條件。積體電路的製作過程更加複雜，為了保證工藝品質需使用大量昂貴的設備。僅以光刻機為例，我們從國外購買一台光刻機的價格就是2000萬美金，而光刻機的型號升級諸如從5000型升級到6000型，則要投入上億美金。而且，積體電路的製作對生産廠房的溫度、濕度、空氣的清潔度都有很高的要求，積體電路的生産一般都要在超凈車間中進行，這種廠房的基本建設投資也大大高於一般廠房，相對於0．25微米6英寸的生産線建設投資2億美金，建設一條0．25微米8英寸的線則需投入10到15億美金。

    積體電路的製造工藝、設備不僅非常複雜、昂貴，更需要不斷創新。英特爾近來已經宣佈將投入75億美元改造它目前的0．18微米生産技術和設備，以採用0．13微米的製造工藝，並在這一工藝製造的積體電路晶片上採用銅線技術而非目前的鋁線技術，因為銅線技術可以使晶片的運轉速度更快、成本更低而且使用時升溫幅度更小。

    當我們在某種程度上逾越了技術封鎖與設備禁運的時候，使我們掣肘的是我國技術工業的基礎還有相當大的差距。舉一個例子，光刻機的研製需要光學、精密儀器、機械、電腦控制等多種學科的知識，我們雖然可以把光刻機的原型器械和原理搞得一清二楚，但是經過材料、加工到生産的一系列環節之後，就是無法做出大規模生産的這種機器來。我們可以從美國買來光刻機，從義大利買來刻蝕機等等，但是我們很難把這些設備配置在一起，我國在積體電路工藝上的研究還沒有大突破，積體電路工藝是設計和設備的橋梁和基礎，設計與工藝不結合，設計做不上去，設備也做不出來。

    還有一個值得指出的是，技術引進不等於自主技術的提升。隨著我國對外開放、經濟環境的日益寬鬆，現在技術、資本、設備都成套地被引進來，這在促進我國設備和材料方面具有一定的積極作用，但對於其他方面並沒有什麼太多的影響，因為這種引進並沒有改變我國積體電路的技術工業基礎，在核心技術層面上並沒有使我們與先進水準縮短什麼差距。

    講一個我們親身經歷的事兒。首鋼 N EC最初引進的是6英寸、0．5微米（部分是0．35微米）的生産工藝，開始由 N EC負責管理生産、産品銷售，日子很好的時候，我們提出想與他們進行研發合作，但頗受冷落。可是幾年以後他們引進的技術落後了，外方也放手許可他們做"代工"，但是沒有技術支撐，能做什麼呢？後來他們回過頭來又找我們合作；最近我們還聽到華虹 N EC傳出鉅額虧損的消息，於是也有人反問：如果像華虹 N EC有關人士介紹的，它的虧損緣自世界半導體需求的下降以及 D RAM價格的暴跌，那麼 D RAM賣不動了可不可以做些別的？我們沒有這樣的開發能力，不可能進行産品轉型。

    主持人：由此一個問題就凸現出來：我們在引進技術的同時是否注意了把自主研發的能力搞上去？上述情況證明顯然我們是並未做好引進技術的消化和吸收工作。

    王國裕：到目前為止，我國微電子産業儘管增長很快，但主要集中在晶片的加工生産上，由國內自行開發的有自主版權的晶片基本上是一個空白，這説明我們的晶片産業還是一個外加工的階段，形成這種情況的原因之一，便是反向設計在我國依然流行。

    積體電路的設計最終要落實到代表電路結構的幾何圖形。通過將圖形轉化為各加工工序所需的掩膜，加工廠家即可根據掩膜大規模地批量生産晶片。反向設計是通過拍攝和放大已有晶片照片得到版圖的幾何圖形。由於原有晶片的圖形尺寸極小且是多層重疊的，反向設計的工作量很大，而其出錯概率也大。以一千門的不規則版圖為例，反向分析就需一個工程師幾乎一年的時間。隨著電路規模的增大，這種反向分析的效率成倍地下降，錯誤概率成指數上升。一個幾萬門電路的反向設計幾乎是不可能的，而幾十萬門的電路就完全不可能了。

    積體電路的正規設計方法是正向設計，即根據産品確定的指標和要求，從電路原理或系統原理出發，通過查閱相關規定和標準，利用已有知識和能力來設計模組和電路，最後得到積體電路物理實現所需的幾何圖形。正向設計産品的性能可以通過倣真進行驗證和預測。重要的是，正向設計的思維是積極主動的，知識是可以積累的，性能可以不斷提高，産品可以不斷更新換代，而反向設計即使百分之百正確，也只能是一個已經定型産品的模倣，在你辛苦進行反向設計時，別人的第二代第三代産品又已經出來了，你的東西又有何競爭力呢？

    主持人：有些人認為反向設計還是有一定積極意義的，在我國這種設計方法被認為是學習他人先進成果的途徑之一。

    王國裕：反向設計之所以在我國仍很流行，一些反向設計專家的依據主要是：1、先從投身設計起步積累經驗，再轉向正向設計。2、正向設計做不了，反向設計還能有些成功。3、反向設計可以借鑒別人的成功經驗。

    事實上，反向設計不但沒有任何用處而危害極大，它已不僅僅是一個設計方法的問題，更是影響到我國微電子産業戰略決策和發展的更大問題。今天國內眾多高校和科研院所普遍採用反向設計的課題培養研究生；一些重點工程項目仍舊沿用反向設計的方法；許多學術帶頭人也是只有反向設計的經驗。這些專家也能影響到某些電子産業戰略方針政策的制定，因而更有問題。同時，目前越來越多的年輕工作者都正在或將要從事反向設計。而對青年人來説，學習正向設計要比學習反向設計更容易，更有趣，更有發展。反向設計實際上束縛了創新的慾望和思維。反向設計對國內積體電路的發展所帶來的後果已經十分嚴重，發展下去，我們只能跟在發達國家的身後爬行。反向設計對於微電子産業正如興奮劑對於體育界一樣。當然現在提出禁止反向設計可能為許多國內同行難以接受，但從我國這一領域真正發展之計，的確需要大家能夠冷靜地思考這一問題。

    主持人：當前積體電路産業向著更加專業化的方向發展，國際分工、資源配置全球化；我國自從去年《鼓勵軟體企業和積體電路産業發展的若干政策》頒布以來，積體電路的製造和設計都出現了欣欣向榮的局面；從技術層面上講微電子技術的發展已經進入到系統整合晶片（ S OC）時代，即將整個系統或子系統整合在一個硅晶片上，進一步的發展，可以將各種物理的、化學的和生物的敏感器和執行器與資訊處理系統整合在一起。這意味著微電子設計領域正發生著一場革命。那麼對於我們來説，這是不是進行産業升級的一次大好機遇呢？

    王國裕：現在無論是從國際條件、國內條件還是從資訊技術産業以及積體電路技術發展的歷史階段，都表明我國正在獲得掌握資訊技術産業核心技術、在積體電路領域自主發展的大好時機。我們現在已經引進了世界較為先進的生産設備、建成了高水準的生産線，設計技術日益開放、設計工具唾手可得。只要我們抓住機遇、方法得當，我們是完全可以一下跳躍到這一領域的前沿的。但是我們仍然面臨著一個緊迫而不可逾越的難題，我國一直缺乏既具有成功設計經驗又經過實戰訓練的高水準的科學帶頭人，我們已經投入了上百億去引進生産線，卻沒有開始引進這一領域的關鍵人才。時不待我，人才問題該解決了。

    《科技日報》 2001年11月21日