發(fā)展航天微電子產(chǎn)業(yè)-打造航天制造品牌

1、開展航天微電子產(chǎn)業(yè) 打造航天制造品牌張俊超航天科技集團(tuán)時代電子公司黨委副書記兼七七一所所長 各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來賓，同志們，朋友們：四月的西安，春風(fēng)習(xí)習(xí)，暖意融融。作為航天制造的參與者和航天微電子領(lǐng)域的研制者和管理者，我有幸來到航天制造頂峰論壇，今天我發(fā)言的題目是?開展航天微電子產(chǎn)業(yè)，打造航天制造品牌?。發(fā)言共分四個局部：一、微電子開展歷程及在國民經(jīng)濟(jì)開展中的作用；二、微電子在新型航天工業(yè)體系中的地位和意義；三、航天微電子開展現(xiàn)狀；四、航天微電子開展設(shè)想。一、微電子開展歷程及在國民經(jīng)濟(jì)開展中的作用自1958年德克薩斯儀器公司TI創(chuàng)造了世界第一塊集成電路以來，電子工業(yè)進(jìn)入了集成電路的時代。經(jīng)過近50

2、年的開展，集成電路已經(jīng)從最初的小規(guī)模集成電路SSI起步，先后經(jīng)歷了中規(guī)模MSI、大規(guī)模LSI、超大規(guī)模VLSI、巨大規(guī)模ULSI，開展到目前的特大規(guī)模集成電路GSI和系統(tǒng)芯片SOC，單個電路芯片集成的元件數(shù)也從十幾個開展到目前的幾億個甚至幾十億個。集成電路的集成度每3年增長4倍，特征尺寸每3年縮小2倍，這就是著名的摩爾定律。芯片的特征尺寸已經(jīng)從1978年的10m開展到現(xiàn)在的32nm，集成度從1971年的1K DRAM開展到現(xiàn)在的4G DRAM；硅片的直徑尺寸由2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸開展到12英寸。以微計(jì)算機(jī)為例，從1971年Intel公司微處理器問世到8086、80186、80

3、286、80386、80486、奔騰系列直到目前的多核處理器，均為集成電路開展推動的結(jié)果。T硅片尺寸特征尺寸集 成 度SSIMSILSIVLSIULSIGSI10m3m1.2m0.35m0.18mm65nm2英寸3英寸4英寸6英寸8英寸12英寸SOC圖1 微電子開展歷程示意圖眾所周知，微電子是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會的根底，是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。隨著全球信息化、知識經(jīng)濟(jì)浪潮的到來，微電子產(chǎn)業(yè)的地位越來越重要，它已成為事關(guān)一個國家國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、人民生活和信息平安的根底性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。由于微電子的重要戰(zhàn)略地位，西方興旺國家至今仍對我國實(shí)施出口和轉(zhuǎn)移的嚴(yán)格控制，遏制我國在電子信息的快速

4、開展。集成電路產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略作用主要表現(xiàn)在當(dāng)代產(chǎn)業(yè)鏈上，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)說明，每1-2元集成電路的產(chǎn)值，可創(chuàng)造10元的電子工業(yè)產(chǎn)值，拉動100元的GDP增長。隨著經(jīng)濟(jì)的開展，微電子的倍增效應(yīng)還在增大。據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會SIA預(yù)測，到2021年，集成電路全行業(yè)銷售額將到達(dá)6000億美元，它將支持6-8萬億的電子裝備和30萬億美元的電子信息效勞業(yè)，那時世界GDP總值將到達(dá)50萬億美元。2007年，我國集成電路市場需求總額到達(dá)了5470億元，成為世界第一大集成電路市場，而國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為1251.3億元，僅能滿足國內(nèi)需求的23%，且絕大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端的消費(fèi)類芯片，多數(shù)高端集成

5、電路必須從國外進(jìn)口我國集成電路市場需求開展預(yù)測、集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷開展預(yù)測見圖2、圖3。長期以來，我國缺乏高端微電子芯片自主設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，阻礙了我國信息化帶開工業(yè)化和現(xiàn)代效勞業(yè)的開展，已成為制約我國信息產(chǎn)業(yè)開展的嚴(yán)重瓶頸，嚴(yán)重影響我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和新型工業(yè)化道路進(jìn)程。圖2 我國集成電路市場需求開展預(yù)測 圖3 我國集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷開展預(yù)測從國內(nèi)市場需求開展來看，我國已經(jīng)成為集成電路產(chǎn)品的消耗大國，為滿足國內(nèi)市場迅速增長的需求以及根據(jù)國內(nèi)集成電路企業(yè)開展的狀況，我國將成為集成電路產(chǎn)品的生產(chǎn)大國。預(yù)計(jì)到2021年，國內(nèi)集成電路的需求總額到達(dá)7500億元，占世界市場總額的三分之一，然而國內(nèi)集成電路的

6、產(chǎn)值預(yù)計(jì)為2400億元。因此可以看出，國內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)的開展空間很大。當(dāng)前，全球有近600條生產(chǎn)線，其中8寸線190條，12寸線60條，主流工藝為65nm-180nm， CPU、存儲器到達(dá)45nm，2021年將實(shí)現(xiàn)32nm，2021年將實(shí)現(xiàn)22nm。目前，我國已投產(chǎn)的芯片生產(chǎn)線有50條,其中12寸線3條、8寸線12條、6寸線12條、5寸線以下23條，8寸線和12寸線產(chǎn)能占總產(chǎn)能的2/3，在建的8-12寸線10條。主流制造工藝水平為0.35m-90 nm。隨著工藝技術(shù)的不斷提升，大幅提高的硅復(fù)雜性和系統(tǒng)復(fù)雜性是集成電路設(shè)計(jì)、測試所面臨的主要問題，同時集成電路封裝已經(jīng)成為影響芯片功耗、復(fù)雜性、可靠性

7、、本錢等問題的關(guān)鍵因素。集成電路是知識密集型、投資密集型、勞動密集型產(chǎn)業(yè)，建設(shè)一條新的6英寸線產(chǎn)能2萬片/月大約需要7億美元，建設(shè)一條8英寸線大約需要15億美元，建設(shè)一條12英寸線大約需要25億美元，因此建設(shè)集成電路生產(chǎn)線需要大量資金投入,并且有較高的人力資源本錢。我國現(xiàn)有的8英寸、12英寸集成電路生產(chǎn)線，均為外資融資企業(yè)或中外合資企業(yè)，拒絕生產(chǎn)航天及軍用芯片。中芯國際、上海宏力和華虹NEC等國內(nèi)最先進(jìn)的集成電路制造廠由于受到技術(shù)轉(zhuǎn)讓方的限制，不能為我國國防裝備效勞的現(xiàn)實(shí)就是最好的佐證。我們相信，隨著我國綜合國力的提升和國家政策的支持，集成電路產(chǎn)業(yè)投資必將不斷增加，逐步改變依賴進(jìn)口的局面。二、

8、微電子在新型航天工業(yè)體系中的地位和意義航天制造是先進(jìn)的信息技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)的集成，是從工業(yè)化向信息化開展的必然。在新型航天制造體系中，更加重視全過程、全要素的管理，信息化建設(shè)和數(shù)字化協(xié)同管理將加快航天制造體系的升級，實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)品的跨專業(yè)、跨學(xué)科、跨平臺、跨區(qū)域、跨組織之間的協(xié)同研制生產(chǎn)。隨著航天電子信息系統(tǒng)的復(fù)雜化和技術(shù)的快速更新?lián)Q代，微電子技術(shù)及其產(chǎn)品將在建設(shè)新型航天工業(yè)體系中扮演重要的角色。微電子與航天工程之間的關(guān)系緊密交織，通常是一代電路、一代性能、一代裝備，可以說沒有航天微電子技術(shù)的開展就沒有新型航天型號，如：高速信號獲取及處理等關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)算速度要求高達(dá)萬億次，

9、航天工程中采用的CPU、FPGA、存儲器等核心集成電路都有高性能、長壽命、高可靠的要求。要縮小與國外航天產(chǎn)品及武器裝備的性能差距，滿足新一代航天產(chǎn)品的要求，我們必須跟進(jìn)集成電路制造技術(shù)。單元功能密度的增加成為航天工程與裝備的迫切需求，開展趨勢是基于高功能密度微電子技術(shù)的集計(jì)算、測控、通訊等功能于一體的綜合單元設(shè)備，高密度微電子產(chǎn)品不再僅僅是被系統(tǒng)選用的貨架產(chǎn)品，而將成為承載大量航天核心信息的載體。比方，2006年我們采用先進(jìn)的SIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了專用嵌入式計(jì)算機(jī)的微型化。因此，高密度集成電路將成為軍工裝備的一種核心戰(zhàn)略資源，航天科技集團(tuán)公司是十一大軍工集團(tuán)中唯一同時擁有總體技術(shù)和微電子技術(shù)的公司，

10、以這種獨(dú)特的優(yōu)勢，將航天系統(tǒng)工程專業(yè)技術(shù)與微電子技術(shù)緊密結(jié)合起來，才能在建設(shè)新型航天工業(yè)體系和信息化引領(lǐng)工業(yè)化的進(jìn)程中發(fā)揮更重要的作用。微電子技術(shù)在航天產(chǎn)品中的應(yīng)用，不僅對減小體積，減輕重量，降低功耗起到直接的作用，隨著航天型號有無問題的根本解決，對航天型號的性能要求將上升為各方關(guān)注的重點(diǎn)，在提高落點(diǎn)的精度、提高反映速度、提高系統(tǒng)可靠性、提高系統(tǒng)生存能力，以及智能化、信息化的新需求下，微電子技術(shù)對航天產(chǎn)品的奉獻(xiàn)將愈加突出，航天微電子以其根底地位支撐航天核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，在建立航天新一代制造體系、打造“航天制造品牌的過程中將發(fā)揮更為重要的作用。三、航天微電子開展現(xiàn)狀我國非常重視航天微電子的開展，為

11、了開展國防事業(yè)，1965年，中央決定從中國科學(xué)院所屬的6個研究所整建制抽調(diào)7個研究室，組成集計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體集成電路、混合集成電路三大專業(yè)科研生產(chǎn)為一體的“156工程處，為航天配套生產(chǎn)專用集成電路與計(jì)算機(jī)。四十多年的開展，我們一直致力于開展微電子產(chǎn)業(yè)，效勞于航天事業(yè)，從初期的“156工程處，開展成為包括現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造和規(guī)?；庋b、檢測等的大型企業(yè)。目前航天微電子資源主要集中在中國航天科技集團(tuán)公司航天時代公司。航天時代公司創(chuàng)造了我國計(jì)算機(jī)開展史上的“五個第一：1965年研制出我國第一臺雙極小規(guī)模集成電路微計(jì)算機(jī)；1971年研制出我國第一臺PMOS中規(guī)模集成電路微計(jì)算機(jī)；1977年研制出我國第一臺1

12、6位大規(guī)模集成電路微處理器；1980年研制出我國第一臺CMOS中規(guī)模集成電路抗電磁脈沖加固專業(yè)計(jì)算機(jī)；2006年研制出我國第一臺全國產(chǎn)化SIP計(jì)算機(jī)。在創(chuàng)造計(jì)算機(jī)技術(shù)開展輝煌的同時，也創(chuàng)造了我國集成電路開展史上的“四個第一：1977年研制出國內(nèi)第一塊16位微處理器；1994年建成國內(nèi)第一條模擬集成電路國軍標(biāo)生產(chǎn)線；1995年建成國內(nèi)第一條薄膜混合集成電路國軍標(biāo)生產(chǎn)線；1998年研制出國內(nèi)第一塊具有自主知識產(chǎn)權(quán)的32位浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器。計(jì)算機(jī)產(chǎn)品參加國家所有大型航天發(fā)射飛行試驗(yàn)性能穩(wěn)定，數(shù)百萬只集成電路用于航天產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、無一失誤。航天時代公司從事微電子產(chǎn)業(yè)的單位主要是771所、772所、西

13、安太乙電子，從業(yè)人員3000余人。為加快集成電路產(chǎn)業(yè)的開展，航天時代公司組建了計(jì)算機(jī)與集成電路設(shè)計(jì)制造中心。同時按照市場化運(yùn)作模式，打破原有事業(yè)單位管理體制，先后注冊成立北京時代民芯科技，注冊資本7000萬元；注冊成立西安西岳電子，注冊資本18000萬元，專門從事集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。現(xiàn)已具備0.13-0.35m集成電路設(shè)計(jì)能力，擁有X英寸、X英寸集成電路生產(chǎn)線，具備15000片/月的生產(chǎn)能力。同時已建成年封裝能力6億只的集成電路封裝線，擁有國內(nèi)先進(jìn)的集成電路測試、篩選、失效分析、鑒定試驗(yàn)檢測設(shè)備，是國內(nèi)軍用集成電路檢測分析的定點(diǎn)單位。集成電路設(shè)計(jì)人員規(guī)模已進(jìn)入國內(nèi)前十名，擁有國內(nèi)先進(jìn)的集成電

14、路設(shè)計(jì)硬件和軟件，配備了完整的測試工具和測試軟件。產(chǎn)品包括航天高可靠數(shù)字集成電路、模擬集成電路及混合信號電路、衛(wèi)星通訊類、民用消費(fèi)類等電路。公司現(xiàn)有一條X英寸集成電路生產(chǎn)線，于1996年建成通線，批產(chǎn)水平為3-5m ，研制能力1.5m ，月生產(chǎn)能力為5000片。十多年來，為航天裝備生產(chǎn)集成電路上百個產(chǎn)品，數(shù)百萬只電路，同時提供了數(shù)億只民用集成電路產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝有雙極集成電路生產(chǎn)工藝、CMOS集成電路工藝、體硅和SOI抗輻射加固集成電路工藝、高壓VDMOS工藝，具有航天應(yīng)用特種工藝的研發(fā)能力。已建成的X英寸0.35m 集成電路生產(chǎn)線，投資額為9億人民幣，生產(chǎn)水平為0.8 -0.35m，生產(chǎn)能力為

15、15000片/月，將打造成為西部地區(qū)最重要的芯片代工廠。目前X英寸生產(chǎn)線已具備0.5-0.8m CMOS 以及雙極工藝加工能力。但由于集成電路工藝開發(fā)周期長，產(chǎn)品驗(yàn)證時間長，作為建成初期的經(jīng)濟(jì)效益，要通過開發(fā)民用集成電路產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)償，逐步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平衡。公司現(xiàn)有兩條國內(nèi)一流的陶瓷封裝線和一條規(guī)?；a(chǎn)的塑封線，已于2007年擴(kuò)產(chǎn)至年產(chǎn)6億塊的封裝能力，年內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)至每年12億只，可進(jìn)行各類DIP、CLCC、PGA陶瓷封裝和民用DIP、SOP、QFP等系列塑封裝。在測試方面，公司有國內(nèi)各種先進(jìn)的測試設(shè)備，可完成各類數(shù)字及模擬電路測試，市場覆蓋全國26個省市，200余家單位，具備1億只/月的測試能力。表

16、1 航天時代公司微電子產(chǎn)業(yè)能力序號名稱生產(chǎn)能力技術(shù)水平1X英寸集成電路生產(chǎn)線5000片/月批產(chǎn)3-5um研制1.5um2X英寸集成電路生產(chǎn)線15000片/月0.8 um -0.35um3陶瓷封裝線12億只/年DIP、CLCC、PGA4塑封線DIP、SOP、QFP5測試能力1億只/月根據(jù)國際上的開展趨勢和航天微電子技術(shù)開展的實(shí)際需要出發(fā)，我們重新打造了產(chǎn)業(yè)鏈，將集成電路設(shè)計(jì)、加工、 封裝、檢測的局部按照不同的性質(zhì)進(jìn)行分工重組，組建了航天時代民芯公司，西岳電子，建設(shè)封裝線，將檢測能力推向市場。面對微電子人才配置國際化、收入高的總體壓力，積極推行人才鼓勵機(jī)制改革實(shí)踐。四、航天微電子開展設(shè)想航天微電子

17、作為效勞航天的行業(yè)電子，首先要滿足航天產(chǎn)品維護(hù)、生產(chǎn)及未來開展的需要，實(shí)現(xiàn)核心芯片國產(chǎn)化。并圍繞新型航天工業(yè)體系建設(shè)，充分利用戰(zhàn)略機(jī)遇期，加快信息化建設(shè)，完善航天微電子研究開發(fā)體系；加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，全面提升航天微電子水平，實(shí)現(xiàn)從被動滿足裝備需求轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃油苿友b備開展；加快新一代航天微電子工業(yè)體系建設(shè)，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，打造微電子“航天制造品牌，實(shí)現(xiàn)軍民融合寓軍于民，走出一條有中國特色的航天微電子綠色制造的開展道路，提高航天產(chǎn)品的國際競爭能力。實(shí)現(xiàn)微電子設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試產(chǎn)業(yè)上規(guī)模上水平，到2021年，航天微電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模到達(dá)15億元。具體開展設(shè)想如下：一是打造平臺。針對航天裝備的開展對高性能集

18、成電路的急需，在新型航天工業(yè)體系中，提高軍民兩用微電子制造能力，研究制定宇航用集成電路設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)、建立航天宇航級集成電路設(shè)計(jì)制造平臺，為此，我們依據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)線，自行開發(fā)和引進(jìn)結(jié)合，建立0.35m /0.5m CMOS、SOI 、BiCMOS、抗輻射加固、嵌入式存儲器、BCD集成電路的現(xiàn)代化制造平臺，開展超深亞微米設(shè)計(jì)、測試和封裝技術(shù)攻關(guān)，研究異質(zhì)IP的集成技術(shù)，研究復(fù)雜系統(tǒng)集成電路的系統(tǒng)級軟硬件協(xié)同驗(yàn)證技術(shù)和混合信號系統(tǒng)的驗(yàn)證技術(shù)，研究自測試、信號完整性驗(yàn)證測試技術(shù)、研究低本錢設(shè)計(jì)優(yōu)化以及嵌入式軟件技術(shù)等，建立完善宇航級CPU、DSP、SOC/SIP開發(fā)平臺。針對航天所需的長壽命、抗輻射、

19、高可靠器件和民用通訊、汽車電子、HDTV、導(dǎo)航應(yīng)用等領(lǐng)域開發(fā)高性能處理器、大規(guī)?？删幊唐骷?FPGA、可編程系統(tǒng)芯片PSOC、高性能模擬器件以及數(shù)字電源產(chǎn)品。為了進(jìn)一步擴(kuò)大集成電路生產(chǎn)規(guī)模，對現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)，并升級現(xiàn)有生產(chǎn)線為X英寸0.13m，解決航天用關(guān)鍵微電子產(chǎn)品國產(chǎn)化問題，牢牢把握軍工領(lǐng)域制高點(diǎn)。在滿足航天對核心芯片的需求的同時，積極開拓民用市場，更好更快的開展航天微電子產(chǎn)業(yè)。二是擴(kuò)大規(guī)模。積極圍繞新型航天工業(yè)體系的建立大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)，擴(kuò)大集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模，優(yōu)先開展集成電路封裝，形成綠色封裝產(chǎn)業(yè)，在西安航天民用產(chǎn)業(yè)基地投資新建年封裝能力為60億塊封裝測試廠，針對航天小型化、軍民兩用便攜式終端、功率電子模塊，開發(fā)BGA、CSP、MCP、SiP等高端封裝技術(shù)，不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前移動通訊、PDA、GPS、數(shù)字相機(jī)等便攜式終端的開展，極大地推動了集成電路封裝迅速向芯片級CSP、圓片級封裝WLP、三維3D封裝、系統(tǒng)級SiP/SoP封裝開展，因此開展封裝技術(shù)的