主持人：本报记者 曹红艳 

嘉宾： 

清华大学微电子学研究所教授、中国工程院院士李志坚 

信息产业部集成电路技术专家委员会委员、中国科学院半导体所高级访问学者王国裕 

中国科学院微电子中心科研处处长、博士夏洋 



主持人：短短几十年，我国信息技术产业的销售规模和对国民经济增长的贡献率已居全国各工业行业之首，成为第一大产业。所有这一切的实现，无不与信息技术的核心、信息技术产业的动力之源———微电子技术息息相关，那么微电子技术是如何发挥作用的呢？ 

李志坚：微电子技术是随着集成电路技术，特别是大规模集成电路技术的发展而发展的，从1958年第一块集成电路诞生算起，集成电路技术才只有40多年的时间，但它却造就了波澜壮阔的信息革命。 

微电子技术的发展，集成电路的出现，首先引起了计算机技术的巨大变革。五六十年代只能在少数大型军事或科研设施中应用的价格昂贵、体积庞大、耗能惊人的计算机，由于采用了大规模集成电路，计算机迅速成为人们普遍能够买得起的东西，进入普通的办公室和家庭。由于采用微电子技术的数字调谐技术，使电视机可以高达100个频道任选，而且大大提高了声音、图像的保真度。今天微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程、能源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。 

主持人：说到微电子技术自身的发展，不能不提到著名的“摩尔定律”。 

李志坚：是的。几十年来硅芯片上的器件（晶体管）集成密度一直按照“摩尔定律”，即每18至24个月翻一番的速度向前发展，这种发展的主要技术基础是集成电路加工工艺的特征线条每代以30％左右的速度缩小和电路的不断创新，与此同时硅晶片材料技术和集成电路加工设备技术也同步发展，生产集成电路用的硅圆片的直径已经经历了1英寸、2英寸、3英寸、5英寸而发展到今天的8—12英寸，集成电路芯片生产批量不断增加，从而导致了以集成电路为基础的微电子产品的性能、功能一代一代，几乎无止境的提高，而价格一代一代不断的下降，这就是被“摩尔定律”定义的神奇的“微电子现象”。 

硅集成电路技术发展至今，全世界数以万亿美元计的设备和技术的投入使其形成了非常强大的产业能力。同时长期的科研投入使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、透彻的地步，成为自然界100多种元素之最。产业能力和知识的积累决定了硅基工艺起码将在一定时期内仍起主要作用。 

主持人：据我所知，如此关键的核心技术中国科学院早在1965年就开始了研究。当时我国台湾地区和韩国还完全没有自己的集成电路研究和产业。但是他们今天已把我们的研究工作和产业远远地抛到了后面，是什么原因呢？ 

李志坚：我国对于集成电路的研究虽然开始很早，但研究只是以不同的项目得到国家相关部门的支持，也就是说在几个点的研发上获得了资金的支持，发展整个集成电路并没有上升为国家行为；同时我们在发展集成电路方面缺少长期规划。因此我们的科研仅仅是在某几个点上取得了标志性成功，比如说，我们曾经做出了1微米的技术，但是当我们要继续做0．5微米技术的时候，我们就没有钱来支持了，这样就导致了我们的成果仅仅是我们在进行技术引进时谈判的一个筹码，迫使对方降低卖给我们的价格。但是一旦技术引进了，我们的成果也就销声匿迹了，我们的成果没有机会得到工业化的验证，事实上我们不得不承认达到同样技术指标的成果，我们做出来的与别人做出来的还会有很大差距。 

夏洋：我国的技术工业基础还远远不够。生产集成电路的原料是硅、铝、某些化合物和一些普通气体，这些材料都不昂贵，但是制造集成电路的过程却相当复杂，对所有的设备要求很高，所以建立集成电路的投资是相当巨大的。而芯片价格的下降，只有依靠现代化的大批量生产才能达到。 

在硅片上制造微电路是成批地制造，在微小的面积上制出晶体管、电阻、电容而且按要求连成电路已属不易，而在一定面积的硅片上制造出性能一致的芯片则更加困难。集成电路的生产，大多是从硅片制备开始的，硅片的制备需要专门的设备和严格的生产条件。集成电路的制作过程更加复杂，为了保证工艺质量需使用大量昂贵的设备。仅以光刻机为例，我们从国外购买一台光刻机的价格就是2000万美金，而光刻机的型号升级诸如从5000型升级到6000型，则要投入上亿美金。而且，集成电路的制作对生产厂房的温度、湿度、空气的清洁度都有很高的要求，集成电路的生产一般都要在超净车间中进行，这种厂房的基本建设投资也大大高于一般厂房，相对于0．25微米6英寸的生产线建设投资2亿美金，建设一条0．25微米8英寸的线则需投入10到15亿美金。 

集成电路的制造工艺、设备不仅非常复杂、昂贵，更需要不断创新。英特尔近来已经宣布将投入75亿美元改造它目前的0．18微米生产技术和设备，以采用0．13微米的制造工艺，并在这一工艺制造的集成电路芯片上采用铜线技术而非目前的铝线技术，因为铜线技术可以使芯片的运转速度更快、成本更低而且使用时升温幅度更小。 

当我们在某种程度上逾越了技术封锁与设备禁运的时候，使我们掣肘的是我国技术工业的基础还有相当大的差距。举一个例子，光刻机的研制需要光学、精密仪器、机械、计算机控制等多种学科的知识，我们虽然可以把光刻机的原型器械和原理搞得一清二楚，但是经过材料、加工到生产的一系列环节之后，就是无法做出大规模生产的这种机器来。我们可以从美国买来光刻机，从意大利买来刻蚀机等等，但是我们很难把这些设备配置在一起，我国在集成电路工艺上的研究还没有大突破，集成电路工艺是设计和设备的桥梁和基础，设计与工艺不结合，设计做不上去，设备也做不出来。 

还有一个值得指出的是，技术引进不等于自主技术的提升。随着我国对外开放、经济环境的日益宽松，现在技术、资本、设备都成套地被引进来，这在促进我国设备和材料方面具有一定的积极作用，但对于其它方面并没有什么太多的影响，因为这种引进并没有改变我国集成电路的技术工业基础，在核心技术层面上并没有使我们与先进水平缩短什么差距。 

讲一个我们亲身经历的事儿。首钢 N EC最初引进的是6英寸、0．5微米（部分是0．35微米）的生产工艺，开始由 N EC负责管理生产、产品销售，日子很好的时候，我们提出想与他们进行研发合作，但颇受冷落。可是几年以后他们引进的技术落后了，外方也放手许可他们做“代工”，但是没有技术支撑，能做什么呢？后来他们回过头来又找我们合作；最近我们还听到华虹 N EC传出巨额亏损的消息，于是也有人反问：如果像华虹 N EC有关人士介绍的，它的亏损缘自世界半导体需求的下降以及 D RAM价格的暴跌，那么 D RAM卖不动了可不可以做些别的？我们没有这样的开发能力，不可能进行产品转型。 

主持人：由此一个问题就凸现出来：我们在引进技术的同时是否注意了把自主研发的能力搞上去？上述情况证明显然我们是并未做好引进技术的消化和吸收工作。 

王国裕：到目前为止，我国微电子产业尽管增长很快，但主要集中在芯片的加工生产上，由国内自行开发的有自主版权的芯片基本上是一个空白，这说明我们的芯片产业还是一个外加工的阶段，形成这种情况的原因之一，便是反向设计在我国依然流行。 

集成电路的设计最终要落实到代表电路结构的几何图形。通过将图形转化为各加工工序所需的掩膜，加工厂家即可根据掩膜大规模地批量生产芯片。反向设计是通过拍摄和放大已有芯片照片得到版图的几何图形。由于原有芯片的图形尺寸极小且是多层重叠的，反向设计的工作量很大，而其出错概率也大。以一千门的不规则版图为例，反向分析就需一个工程师几乎一年的时间。随着电路规模的增大，这种反向分析的效率成倍地下降，错误概率成指数上升。一个几万门电路的反向设计几乎是不可能的，而几十万门的电路就完全不可能了。 

集成电路的正规设计方法是正向设计，即根据产品确定的指标和要求，从电路原理或系统原理出发，通过查阅相关规定和标准，利用已有知识和能力来设计模块和电路，最后得到集成电路物理实现所需的几何图形。正向设计产品的性能可以通过仿真进行验证和预测。重要的是，正向设计的思维是积极主动的，知识是可以积累的，性能可以不断提高，产品可以不断更新换代，而反向设计即使百分之百正确，也只能是一个已经定型产品的模仿，在你辛苦进行反向设计时，别人的第二代第三代产品又已经出来了，你的东西又有何竞争力呢？ 

主持人：有些人认为反向设计还是有一定积极意义的，在我国这种设计方法被认为是学习他人先进成果的途径之一。 

王国裕：反向设计之所以在我国仍很流行，一些反向设计专家的依据主要是：1、先从投身设计起步积累经验，再转向正向设计。2、正向设计做不了，反向设计还能有些成功。3、反向设计可以借鉴别人的成功经验。 

事实上，反向设计不但没有任何用处而危害极大，它已不仅仅是一个设计方法的问题，更是影响到我国微电子产业战略决策和发展的更大问题。今天国内众多高校和科研院所普遍采用反向设计的课题培养研究生；一些重点工程项目仍旧沿用反向设计的方法；许多学术带头人也是只有反向设计的经验。这些专家也能影响到某些电子产业战略方针政策的制定，因而更有问题。同时，目前越来越多的年轻工作者都正在或将要从事反向设计。而对青年人来说，学习正向设计要比学习反向设计更容易，更有趣，更有发展。反向设计实际上束缚了创新的欲望和思维。反向设计对国内集成电路的发展所带来的后果已经十分严重，发展下去，我们只能跟在发达国家的身后爬行。反向设计对于微电子产业正如兴奋剂对于体育界一样。当然现在提出禁止反向设计可能为许多国内同行难以接受，但从我国这一领域真正发展之计，的确需要大家能够冷静地思考这一问题。 

主持人：当前集成电路产业向着更加专业化的方向发展，国际分工、资源配置全球化；我国自从去年《鼓励软件企业和集成电路产业发展的若干政策》颁布以来，集成电路的制造和设计都出现了欣欣向荣的局面；从技术层面上讲微电子技术的发展已经进入到系统集成芯片（ S OC）时代，即将整个系统或子系统集成在一个硅芯片上，进一步的发展，可以将各种物理的、化学的和生物的敏感器和执行器与信息处理系统集成在一起。这意味着微电子设计领域正发生着一场革命。那么对于我们来说，这是不是进行产业升级的一次大好机遇呢？ 

王国裕：现在无论是从国际条件、国内条件还是从信息技术产业以及集成电路技术发展的历史阶段，都表明我国正在获得掌握信息技术产业核心技术、在集成电路领域自主发展的大好时机。我们现在已经引进了世界较为先进的生产设备、建成了高水准的生产线，设计技术日益开放、设计工具唾手可得。只要我们抓住机遇、方法得当，我们是完全可以一下跳跃到这一领域的前沿的。但是我们仍然面临着一个紧迫而不可逾越的难题，我国一直缺乏既具有成功设计经验又经过实战训练的高水平的科学带头人，我们已经投入了上百亿去引进生产线，却没有开始引进这一领域的关键人才。时不待我，人才问题该解决了。