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中国半导体激荡七十年

今天是我国建国七十周年。在过去的几十年里,共和国各行各业走过了辉煌的历程,也创造了不朽的功绩。同样的境况也出现在我国的半导体产业。

在这个普天同庆的日子里,我们来回顾一下中国半导体七十年的筚路蓝缕。开拓篇:1956-1978

1956年是中国现代科学技术发展史上具有里程碑意义的一年。因为在这一年年初,党中央发出了“向科学进军”的伟大号召。根据国外发展电子器件的进程,提出了中国也要研究半导体科学,把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。
之后,中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。把黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路的专家请回来。并在北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学五所大学内开办了半导体物理专业,共同培养第一批半导体人才。1957年,北京电子管厂通过还原氧化锗,拉出了锗单晶。中国科学院应用物理研究所和二机部十局第十一所开发锗晶体管。当年,中国相继研制出锗点接触二极管和三极管(即晶体管)。1959年9月,天津市“601试验所”(中国电科46所前身)成功拉出中国首颗硅单晶;1962年,天津拉制出国内首颗砷化镓单晶(GaAs),开启了国内化合物半导体的新征程;1963年9月,中科院半导体所承担研制硅高频晶体管、功率晶体管和高速开关管等硅平面型器件的任务,并在1963年底正式试制出样管。1965年12月,河北半导体研究所召开鉴定会,鉴定了第一批半导体管,并在国内首先鉴定了DTL型(二极管―晶体管逻辑)数字逻辑电路。1966年底,在工厂范围内上海元件五厂鉴定了TTL(晶体管-晶体管逻辑)电路产品。DTL和TTL都是双极型数字集成电路,它们的研制成功标志着中国已经制成了自己的小规模集成电路。1968年,上海无线电十四厂首家制成PMOS(P型金属-氧化物半导体)电路(MOSIC)。拉开了我国发展MOS电路的序幕,并在七十年代初,永川半导体研究所(现电子第24所)、上无十四厂和北京878厂相继研制成功NMOS电路。之后,又研制成CMOS电路。1972年,我国自主研制的大规模集成电路在四川永川半导体研究所诞生,实现了从中小集成电路发展到大规模集成电路的跨越。1975年,北京大学物理系半导体研究小组,由王阳元等人,设计出我国第一批三种类型的(硅栅NMOS、硅栅PMOS、铝栅NMOS)1K DRAM动态随机存储器,它比美国英特尔公司研制的C1103要晚五年,但是比韩国、台湾要早四五年。而此时,中国台湾才刚刚向美国购买3英寸晶圆厂。1976年11月,中国科学院计算所研制成功1000万次大型电子计算机,所使用的电路为中国科学院109厂(现中科院微电子中心)研制的ECL型(发射极耦合逻辑)电路。调整发展期:1978-1999

1978年10月,中国科学院成立半导体研究所,由王守武领导,研制4K DRAM。这是一项难度甚高的研究工作,而且于科技、国防、经济发展意义重大。王守武立刻一头扎进实验室中,对四十道工艺进行设计、创新。他要求各工序的负责人,明确工作流程,严格执行,力求工艺质量的稳定。由于实验条件的落后,他也对实验所用的仪器设备和基础材料进行检修、改造和测试,使之稳定可靠,达到所需的质量标准。
王守武先从研制难度不大的256位中规模集成电路入手,以检验工艺流程的稳定性和可靠性,随后才投片研制4千位动态随机存储器。1979年9月28日,该大规模集成电路研制成功,批量成品率达20%以上,最高的达40%。这一重要突破结束了我国不能制造大规模集成电路的历史。1980年,国内第一条3英寸生产线在878厂投产。这个厂的前身是北京在1968年组建的国营东光电工厂,该厂主要生产TTU电路、CMOS钟表电路及A/D转换电路。1982年10月,为了振兴我国计算机和集成电路事业,为推动电子计算机的广泛应用,国务院成立了计算机与大规模集成电路领导小组。742厂从东芝引进3英寸电视机集成电路生产线,这是中国第一次从国外引进集成电路技术。1983年5月,计算机与大规模集成电路领导小组在北京召开全国计算机与大规模集成电路规划会议。会议提出了若干政策措施,正确处理自己研制与技术引进的关系,积极引进国外先进技术,增强自力更生的能力,抓紧、抓好现有企业的技术改造;把品种、质量放在首位,要把发展中小型机、特别是微型机、单板机作为重点方向;要面向应用,大力加强计算机软件工作,迅速形成软件产业;把计算机的推广应用作为整个计算机事业的重要环节来抓;加速人才培养,建立一支强大的科技队伍。 1985年,742厂试制出中国第一块64K DRAM。需要提一下的是,这仅仅比韩国晚一年。1986年。中国第一个65K DRAM正式宣告研制成功。同年,国内第一家设计公司北京集成电路设计中心(现中国华大集成电路设计公司)成立。这标志着中国集成电路设计业发展的开端。1988年上海市仪表局与上海贝尔公司合资设立上海贝岭微电子制造有限公司,这是国内集成电路产业的第一家中外合资企业,建成中国大陆第一条4英寸芯片生产线;同一年,中荷合资成立上海飞利浦半导体公司,即后来的上海先进半导体制造股份有限公司。1989年2月,机电部在无锡召开“八五”集成电路发展战略研讨会,提出了“加快基地建设,形成规模生产,注重发展专用电路,加强科研和支持条件,振兴集成电路产业”的发展战略。也就是在这一年,742厂和永川半导体研究所无锡分所合并成立了中国华晶电子集团公司。1990年,国家决定实施908工程。908工程意为中国发展集成电路的第八个五年计划,其主体承担企业是无锡华晶。1990年始,国家集中投资20多亿元,目标是在无锡华晶建成一条月产1.2万片、6英寸、0.8-1.2微米的芯片生产线。工程从开始立项到真正投产历时7年之久。也就是这一年,中国半导体行业协会成立。1992年,熊猫EDA软件正式发布。熊猫EDA是当时的中国为了突破“巴统”对中国的禁运而兴起的项目。当时国家倾尽全力集合了全国科研院所、企业的117名研究人员和1名华人科学家汇集于北京集成电路设计中心,从零开始EDA软件的攻坚工作。项目1988年正式上马。该项目的面世填补了这一领域的长期空白,这是我国第一套自主知识产权的EDA系统,打破了国外对我国EDA技术的长期封锁。1993年,无锡华晶采用2.5微米工艺制造出了第一块256K DRAM;1995年,电子部提出“九五”集成电路发展战略,那就是以市场为导向,以CAD为突破口,产学研用相结合,以我为主,开展国际合作,强化投资,加强重点工程和技术创新能力的建设,促进集成电路产业进入良性循环。1995年,国家确定实施“909”工程。1995年11月,鉴于我国集成电路发展严重落后于国外,原电子部向国务院提交了《关于“九五”期间加快我国集成电路产业发展的报告》。“909”工程是电子工业有史以来投资规模最大的国家项目,表现了当时党和国家的领导人迫切希望提高我国集成电路水平。1995年,首钢NEC建成首条六英寸生产线。首钢涉足半导体事业始自上世纪80年代末。在政府大力发展半导体产业政策的引导下,以及在新日铁等日本钢铁公司纷纷涉足半导体的示范下,首钢开始把注意力转向芯片这一高科技制造领域。为了弥补在技术和市场资源方面的不足,首钢选择与日本电气株式会社(NEC)合资成立子公司的方式进军芯片生产领域。新成立的首钢日电雄心勃勃,计划从NEC公司全面引进芯片设计、生产、管理技术并购买整套生产设备和CAD、CAT和CAM系统,以实现开发、设计、生产、销售、服务一条龙经营。1996年3月,国家对建设大规模集成电路芯片生产线的项目正式批复立项,这就是业界俗称的“909工程”。“909”工程项目注册资金40亿人民币(1996年国务院决定由中央财政再增加拨款1亿美元),由国务院和上海市财政按6:4出资拨款。1996年,“909”工程的主体承担单位上海华虹微电子有限公司正式成立。1998年,华晶与上华合作生产MOS圆片合约签定,有效期四年,华晶芯片生产线开始承接上华公司来料加工业务。开始执行100%代工的Foundry模式,从此真正开始了中国大陆的Foundry时代;也就是在这一年,上海贝岭登录A股,成为国内第一家登录主板的集成电路公司。1999年,国内第一条八英寸产线在华虹NEC建成投产。全面发展期:2000到2014

2000年,国家发布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(俗称18号文),加大了对集成电路的扶持力度,集成电路产业获得快速发展!
同样在2000年,中芯国际成立。当年8月,中芯国际在上海浦东新区张江高科技园区开始正式打桩,为中国集成电路产业写下新的一页。2002年,龙芯一号宣告研发成功,龙芯1号(英文名称Godson-1)于2002年研发完成,是一颗32位元的处理器,内频(也称:主频)是 266 MHz。 龙芯一号CPU采用0.18um CMOS工艺制造,具有良好的低功耗性,平均功耗0.5瓦特,在片内提供了一种特别设计的硬件机制,可以抗御缓冲区溢出类攻击。在硬件上根本抵制了缓冲溢出类攻击危险,从而大大增加了服务器的安全性。基于龙芯CPU的网络安全设备可以满足国家政府部门,企业机关对于网络与信息系统安全的需求。2004年,国内部第一条12英寸生产线在中芯国际北京厂宣告投产;也就是在这一年,华虹NEC成功转型进入晶圆代工领域;也就是在这一年,华为旗下的海思半导体宣告成立。2006年,武汉新芯成立。武汉新芯于2006年由武汉政府出资100亿人民币新建的半导体代工厂,2008年开始量产。自2008年开始向客户提供专业的300mm晶圆代工服务,在NOR Flash领域已经积累了十多年的制造经验,是中国乃至世界领先的NOR Flash晶圆制造商之一。2017年武汉新芯开始聚焦IDM (Integrated Device Manufacturer)战略,发布了集产品设计、晶圆制造与产品销售于一体的自主品牌,致力于开发高性价比的SPI NOR Flash产品。快速发展期:自2014年开始
2014年,《国家集成电路产业发展推进纲要》正式公布,纲要设定;
到2020年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,企业可持续发展能力大幅增强。移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平,产业生态体系初步形成。16/14nm制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展。这也正式拉开了我国集成电路产业发展的新阶段。2015年,长电科技收购星科金鹏。中国封测巨头杀进了全球前三;在同一年,中芯国际28nm量产,进一步拉近了中国晶圆代工领域和国际领先厂商的距离。

2016年。晋华集成、合肥长鑫和长江存储三大本土存储公司成立。进入2019年,长江存储和合肥长鑫更进一步,各自宣布在64层3D NAND FLASH和DRAM上的新突破。这也标注着国产集成电路进入了一个全新阶段。

如上所见,在建国的七十年里,中国集成电路取得了骄人的成绩,相信在未来。中国芯片产业能够再攀新高峰,这也值得我们期待。

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