科研人员在光刻 试验室工作

　　小小的芯片承载我国科技创新的 妄想和驱动力 。

　　集成电路芯片是信息时代的核心基石，它被誉为现代工业的“粮食”，更成为 寰球高科技竞争中的 策略必争制高点 。但是，长 工夫以来，我国芯片产业向来受到西方在先进制造配备、 材料和工艺引进等方面的种种 制约，想要 占有自主 常识产权的高技术芯片，就必须进展我国自己的集成电路制造体系 。

　　近年来，我国在集成电路芯片领域投入 硕大人力物力， 获得了卓著 动机 。尤其是中科院微电子探究所集成电路先导工艺研发 核心通过4年的艰难攻关，在22纳米 要害工艺技术先导探究与平台建设上，实现了主要 打破 。

　　这让我国集成电路制造产业开始 占有自己的话语权，该 成就也为我国 接续自主研发16纳米及以下技术代的 要害工艺提供了必要的技术 支撑，表明我国已开始在 寰球尖端集成电路技术创新链中 占有了自己的地位 。在2016年度北京市科学技术奖 评比中，“22纳米集成电路核心工艺技术及 利用” 名目荣获一等奖 。

　　事关摩尔定律的生死

　　众多人晓得摩尔定律，但很少有人晓得，在2004年左右，摩尔定律差点“死了” 。

　　最后是一个名为高K-金属栅极的技术，让我们今日 可以轻松的工作、上网，而不用考量芯片太热、漏电等问题造成的电脑或手机性能 降落 。

　　依据摩尔定律，每18个月就会在同样面积的硅片上把两倍的晶体管“塞”进去 。按之前的工艺，已经将晶体管的构成 部分做到了几个分子和原子的厚度，构成半导体的 材料已经达到了极限 。其中，最早达到这个极限的部件是构成晶体管的栅极氧化物——栅极介电质，原有的工艺都是采纳二氧化硅层作为栅极介电质 。

　　“我们 可以把栅极比喻为操纵水管的阀门，开启让水流过，关闭截止水流 。”中科院微电子探究所集成电路先导工艺研发 核心主任赵超告诉记者，从65nm开始，我们已经 无奈让二氧化硅栅极介电质 接续缩减变薄，假如不能解决栅极向下的漏电问题以及源极和漏极中间的漏电问题，摩尔定律可能会失效，新一代 解决器的问世可能变得遥遥无期 。

　　寻觅比二氧化硅更好的“绝缘体”， 刻不容缓 。“这种 材料应 存在良好的绝缘属性，同时在栅极和晶体硅衬底的通道中间(源极和漏极中间)产生很好的场效应 。”赵超告诉记者，英特尔公司的科学家 通过 反复测试，领先在22纳米 CMOS技术节点引入高K-金属栅极技术，有效地减低了成本，削减了功耗并 普及了器件性能 。

　　“这项技术解救了摩尔定律， 顺利研制高K-金属栅极并将之付诸量产，被誉为半导体业界40年来里程碑式的革命性 打破 。”赵超说 。

　　自此，22纳米CMOS技术成了 寰球探究开发的又一代有重大技术创新的集成电路制造工艺，各国都投入了 硕大资金，力争抢占技术制高点 。

　　这是我国集成电路研发体系绕不过去的坎 。“2009年，在国家科技重大专项的 支撑下，我国开始22纳米 要害技术先导研发 。我们与 名目联合负担单位，北京大学、清华大学、复旦大学和中科院微系统所的 名目组一道， 发展了系统的联合攻关 。”赵超说 。

　　加入高端集成电路先导工艺研发国际俱乐部

　　4位“千人 方案”、5位中科院百人 方案，30多位工业界核心的工程师团队……先导工艺研发 核心 占有这样一支令人羡慕的国际化研发团队 。

　　2009年，在国家科技重大专项的 支撑下，微电子所成立研发团队并引进了一大批海归，建成了 占有200多名研发人员的集成电路先导工艺研发 核心，赵超便是其中的一位 。

　　研发方向有了，人也有了，但 名目团队依旧面临着 硕大的 挑战 。

　　“我们研发与工业主流工艺兼容的22纳米器件 构造和工艺制程 几乎是从零开始 。”赵超说 。

　　尤其是器件制造工艺及集成技术给团队带来 硕大 挑战：一是界面工程，需求探究高K 材料与硅沟道的界面态 特点、应力引入操纵机制、影响载流子 迁徙率的原理机制等；二是栅工程，对高性能的NMOS和PMOS器件而言，筛选出 存在 合适功函数的金属栅 材料及 重叠 构造幸免费米钉扎效应，减低刻蚀工艺及集成技术的难度至关主要；三是需求实现超浅结的源漏工程，确保器件 存在良好的短沟道效应 克制 特点和欧姆接触 。

　　针对上述核心问题， 名目组 发展了系统的探究工作，仅用了7个月的 工夫就美丽地 实现了原定两年多 工夫的工作：国内首次采纳后高K工艺流程， 获得小于30纳米栅长的NMOET和PMOET器件，器件性能 优质；对栅工程中阈值电压(Vt)调节，界面层去除，栅介质及金属层填充等工艺难点作了系统研发，为工业界的二次开发提供了一系列工艺解决 方案 。

　　“这 标记着我国也加入了高端集成电路先导工艺研发的国际俱乐部 。”赵超 骄傲地说 。

　　整个团队的付出开始得到回报：该团队随后在更具 挑战性的鳍型晶体管(FinFET3D)研发上 获得良好进展， 实现与工业主流工艺兼容的FinFET工艺集成和器件研发 。

　　“这些 成就为国内芯片制造企业的生产技术开发扫清 路径，为半导体集成电路行业中无生产线设计公司及早介入工艺制造条件 。”赵超 示意 。

　　因为 名目团队采纳了与工业生产 统一的工艺 步骤和流程，具备向产业界转移的条件， 因此对我国集成电路产业的技术 晋级 构成了 存在实际 意思的推进作用 。

　　撑起中国的专利 掩护伞

　　“我们是国家集成电路工艺研发战役中的‘侦察部队’ 。”赵超告诉科技日报记者，“在与国际巨头的竞争中，我们便是要用专利布局的 步骤占据 策略要地 。”

　　国家科技重大专项02专项的领导在 名目一开始就提出了“专利导向下的研发 策略” 。“过去，我国在 常识产权建设上没有 正当的 策略布局，是把专利当论文用，我们辛辛苦苦研发的技术其实早就被别人申报了专利 。这样， 即便有自主研发，也做不到自主 常识产权 。”赵超感叹道 。

　　自研发之初， 名目团队就把为国内集成电路高K-金属栅极 要害工艺建成 存在自主 常识产权的 掩护体系作为 指标， 综合 制订了专利地图，寻觅专利 漏洞，抢占专利先机 。这是我国科研 步骤的一次 硕大转变 。

　　“其实专利便是炮弹，是打仗用的 。”赵超告诉记者，在集成电路领域，专利不只不过 掩护自己的有力盾牌，也是打击对手的锐利武器，专利纠纷 时常 产生，没有 常识产权 掩护体系就像是毫无防备工事的阵地 。

　　据了解， 名目团队在该领域申请 创造专利1650项，其中高K-金属栅极的 有关专利 寰球排名第四，被IBM、台积电、三星等多家国际半导体知名企业 引用600 频繁， 根本 构成了“你中有我”，为实现对中国企业的专利 掩护奠定了坚实 根底 。

　　近年来， 名目团队 顺利 实现向武汉新芯、中芯国际等国内主要IC制造公司的专利许可和转让达1358件，有力推进了高端产品的技术研发 历程 。

　　先导工艺研发 核心还建成了一个 可以 发展22纳米及以下技术代研发的工艺平台 。“工艺平台对后续 名目进展起到十分主要的作用 。”赵超 示意，先导工艺研发 核心的研发效率和 品质治理系统都是工业化 标准的，得到了工业界研发 搭档的 充足认可 。

　　同时， 名目对整个集成电路产业链也起到了直接的 支撑作用 。赵超 示意：“研发 核心不只在先导工艺技术研发上起到国家队的作用，同时也成为了国产半导体配备和 材料的验证基地、集成电路工程技术人才的 造就基地和该领域的国际 交换基地 。”

　　“16纳米的已经做完，7纳米和5纳米的正在布局 。”赵超 泄漏，下一步， 名目团队将 加入更大规模的“战役”，力争把先导技术转化成工业生产技术，为国家集成电路产业进展作出更多 奉献 。