8月18日,，2022世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國際半導(dǎo)體博覽會(huì)召開,，中國科學(xué)院院士,、深圳大學(xué)校長毛軍發(fā)提出了未來60年是集成系統(tǒng)的時(shí)代,。

目前，集成電路將晶體管,、電阻,、電容和電感等元器件及互連線制作在一塊小半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，形成具有預(yù)期功能的電路,。所有元器件在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)組成一個(gè)整體,，使電路向著高密度、大規(guī)模,、小型化,、低功耗和高可靠性方向發(fā)展。

毛軍發(fā)院士提到,，集成電路是我國被卡脖子的痛點(diǎn),。2021年中國進(jìn)口集成電路價(jià)值達(dá)到4300億美元，而同年石油進(jìn)口價(jià)值則為2500億美元,，并且高端芯片基本依賴進(jìn)口,。

集成電路是一個(gè)國家綜合科技實(shí)力乃至國力的反映。中國集成電路落后是多種因素影響的,，包括先進(jìn)技術(shù)受西方封鎖,、瞻前顧后、產(chǎn)學(xué)研脫節(jié)等因素,。

舉例來說,，EDA落后的原因在于研究的算法較多，但很零散,、沒有規(guī)劃,、集成，沒有形成能力,；大型軟件工程能力較弱,，經(jīng)驗(yàn)較少,；用戶不愿意用國產(chǎn)軟件工具，形成惡性循環(huán),。裝備落后是由于整體能力和市場環(huán)境等多方面因素影響的,，而材料和電路的落后主要因?yàn)楣に嚲?xì)度、穩(wěn)定性不足等因素,。

集成電路有兩個(gè)發(fā)展方向,，延續(xù)摩爾定律和繞道摩爾定律。而集成系統(tǒng)就是一種繞道摩爾定律的方式,。

電子封裝集成技術(shù)是將各種芯片,、傳感器、元器件,、天線等集成為一個(gè)具有預(yù)期功能的系統(tǒng),。但世界上封裝技術(shù)超過1000種，沒有一個(gè)工程師能夠完全掌握所有封裝技術(shù),。并且,，封裝方面，集成電路前道設(shè)計(jì)加工與后道封裝逐步收斂融合,。臺積電推出的3D Fabric的SOIC,，采用最先進(jìn)封裝互聯(lián)技術(shù)，堆疊芯片間互連間距可以小到亞微米,，如果臺積電主推的3D Fabric,，那么臺積電將會(huì)在半導(dǎo)體行業(yè)更加強(qiáng)勢，而大陸本來代工較弱,，封裝較強(qiáng)的局面會(huì)變成代工和封裝都落后,。

毛軍發(fā)院士提出了集成系統(tǒng)概念。提出集成系統(tǒng)是出于三個(gè)考慮,，第一,，集成電路（芯片）只是手段，微電子系統(tǒng)才是目的,；第二,，摩爾定律面臨原理,、技術(shù)與成本多方面的挑戰(zhàn),；第三，集成電路的前道設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)加工與后道封裝集成逐步收斂融合,。

毛軍發(fā)院士認(rèn)為,，過去60年是集成電路（IC）的時(shí)代；未來60年是集成系統(tǒng)（IS）的時(shí)代,。

集成系統(tǒng)是將各種芯片,、傳感器,、元器件、天線,、互連線等制作再一個(gè)基板上,，形成具有預(yù)期功能的系統(tǒng)。所有芯片與元器件在結(jié)構(gòu)上組成一個(gè)整體,，使系統(tǒng)高密度,、小型化、強(qiáng)功能,、低功耗,、低成本、高可靠,、易設(shè)計(jì),、易制作。

集成系統(tǒng)的區(qū)別是從系統(tǒng)角度進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)制造,，只將芯片看作為系統(tǒng)的一種部件,，可以借鑒芯片研發(fā)的多種思想技術(shù)。并且,，其出現(xiàn)將提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率和綜合性能,，減少系統(tǒng)成本，增加其可靠性,，降低對芯片設(shè)計(jì)以及設(shè)備的要求,。

因此，集成系統(tǒng)是復(fù)雜微電子系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展新途徑,。概念是新提出的,，但技術(shù)是之前就有的。毛軍發(fā)院士介紹了四個(gè)技術(shù),。

第一個(gè)是小芯片技術(shù),。將單一先進(jìn)工藝的大芯片分解成多個(gè)特征模塊，每個(gè)模塊小芯片用各自最適合工藝實(shí)現(xiàn),，體現(xiàn)了集成系統(tǒng)思想,。

第二個(gè)是封裝中天線AiP技術(shù)。AiP是指包含無線芯片的封裝結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的天線,。相比于普通分立天線,，AiP具有更好的系統(tǒng)性能，更小的PCB面積,，更低的成本,，以及更短的研發(fā)周期。

第三個(gè)是多功能無源元件技術(shù),。電子系統(tǒng)中包含大量的無源元件,，不同功能元件,、天線級聯(lián)需要大量轉(zhuǎn)接，引入額外損耗和體積,。而多功能無源元件技術(shù)是將多種元件結(jié)合為協(xié)同設(shè)計(jì)的多功能元件,，顯著減少系統(tǒng)所需元件和轉(zhuǎn)接個(gè)數(shù)，降低插損,，實(shí)現(xiàn)小型化,。

第四個(gè)是半導(dǎo)體異質(zhì)集成。將不同工藝節(jié)點(diǎn)的化合物半導(dǎo)體高性能或芯片,、硅基低成本高集成器件或芯片,，與無源元件或天線，通過異質(zhì)鍵合或外延生長等當(dāng)時(shí)集成而實(shí)現(xiàn)集成電路或系統(tǒng)的技術(shù),。

國外方面,，2018年1月，美國啟動(dòng)聯(lián)合大學(xué)微電子計(jì)劃,；同年7月,，美國啟動(dòng)電子復(fù)興計(jì)劃，這兩項(xiàng)的重點(diǎn)都是異質(zhì)集成,。于此同時(shí),，歐盟面向下一代高性能CMOS SoC的III－V族納米線半導(dǎo)體集成技術(shù)計(jì)劃；日本,、韓國,、新加坡和我國臺灣地區(qū)都有異質(zhì)集成相關(guān)研究計(jì)劃。國內(nèi)方面,，上海交通大學(xué),、中電集團(tuán)、中科院,、長電科技等展開了系統(tǒng)封裝研究,。

毛軍發(fā)院士提出了集成系統(tǒng)發(fā)展的趨勢與面臨的挑戰(zhàn)。集成系統(tǒng)將朝著集成度,、工作速度不斷提高,，電、光,、機(jī)一體的趨勢發(fā)展,。但目前在多物理體調(diào)控、多性能協(xié)同,、多材質(zhì)融合方面仍存在挑戰(zhàn),。

第一個(gè)關(guān)鍵科技問題是，集成系統(tǒng)體系架構(gòu),。界定集成系統(tǒng)的功能與性能,，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解；芯片及各類元器件種類的確定,，集成工藝選擇,；集成系統(tǒng)的布局，互連方式與標(biāo)準(zhǔn),。

第二個(gè)關(guān)鍵科技問題是,，自動(dòng)化智能化協(xié)同設(shè)計(jì)。電磁,、熱,、應(yīng)力多物理協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)需要提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化智能化水平。

第三個(gè)關(guān)鍵問題是,，異質(zhì)界面生成與工藝量化調(diào)控機(jī)理,。集成系統(tǒng)工藝參數(shù)調(diào)整受制于電、熱,、應(yīng)力多物理場特性,，必須認(rèn)識其內(nèi)在關(guān)系，掌握工藝量化設(shè)計(jì)與優(yōu)化機(jī)理,。

第四個(gè)關(guān)鍵問題是,，無源元件、天線小型化,。無源元件最多可以占射頻電子系統(tǒng)元件總數(shù)的90％,，系統(tǒng)總面積的80％，面積,、工藝與芯片差異大,，無源元件的小型化與集成對整個(gè)射頻系統(tǒng)至關(guān)重要。

第五個(gè)關(guān)鍵問題是,，集成系統(tǒng)的可測性原理,。多種材料、工藝的元器件,、天線,、芯片三維高密度集成，微米間距,，高頻高速工作,。

目前，毛軍發(fā)院士團(tuán)隊(duì)合作研制出首套及系列國產(chǎn)射頻EDA商用軟件,，48款國產(chǎn)射頻EDA商用軟件工具,，500種高精度PDK模型，與中芯國際工藝兼容的集成無源器件IP庫,，已量產(chǎn)3．5億顆,。其軟件目前已被展訊,、海思、中興等企業(yè)應(yīng)用,，并且出口英特爾,、IBM、蘋果等國際著名公司,。

此外,，毛軍發(fā)院士還研發(fā)基于硅基MEMS和BCB異質(zhì)鍵合工藝流程，垂直通孔損耗0．1dB＠94GHz,；W波段異質(zhì)集成片上雷達(dá),；非侵入式生命體征探測毫米波雷達(dá)。

演講最后,，毛軍發(fā)院士表示,，摩爾定律面臨極限挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)臨近,，半導(dǎo)體技術(shù)將從電路集成走向系統(tǒng)集成的發(fā)展新路徑,，為我國半導(dǎo)體發(fā)展提供歷史機(jī)遇。

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