科研人員在光刻實驗室工作

小小的芯片承載我國科技創新的夢想和驅動力。

集成電路芯片是信息時代的核心基石，它被譽為現代工業的“糧食”，更成為全球高科技競爭中的戰略必爭制高點。然而，長期以來，我國芯片產業一直受到西方在先進制造裝備、材料和工藝引進等方面的種種限制，想要擁有自主知識產權的高技術芯片，就必須發展我國自己的集成電路制造體系。

近年來，我國在集成電路芯片領域投入巨大人力物力，取得了顯著成效。尤其是中科院微電子研究所集成電路先導工藝研發中心通過4年的艱苦攻關，在22納米關鍵工藝技術先導研究與平臺建設上，實現了重要突破。

這讓我國集成電路制造產業開始擁有自己的話語權，該成果也為我國繼續自主研發16納米及以下技術代的關鍵工藝提供了必要的技術支撐，表明我國已開始在全球尖端集成電路技術創新鏈中擁有了自己的地位。在2016年度北京市科學技術獎評選中，“22納米集成電路核心工藝技術及應用”項目榮獲一等獎。

事關摩爾定律的生死

很多人知道摩爾定律，但很少有人知道，在2004年左右，摩爾定律差點“死了”。

最終是一個名為高K-金屬柵極的技術，讓我們今天可以輕松的工作、上網，而不用考慮芯片太熱、漏電等問題造成的電腦或手機性能下降。

根據摩爾定律，每18個月就會在同樣面積的硅片上把兩倍的晶體管“塞”進去。按之前的工藝，已經將晶體管的組成部分做到了幾個分子和原子的厚度，組成半導體的材料已經達到了極限。其中，最早達到這個極限的部件是組成晶體管的柵極氧化物——柵極介電質，原有的工藝都是采用二氧化硅層作為柵極介電質。

“我們可以把柵極比喻為控制水管的閥門，開啟讓水流過，關閉截止水流。”中科院微電子研究所集成電路先導工藝研發中心主任趙超告訴記者，從65nm開始，我們已經無法讓二氧化硅柵極介電質繼續縮減變薄，如果不能解決柵極向下的漏電問題以及源極和漏極之間的漏電問題，摩爾定律可能會失效，新一代處理器的問世可能變得遙遙無期。

尋找比二氧化硅更好的“絕緣體”，迫在眉睫。“這種材料應具有良好的絕緣屬性，同時在柵極和晶體硅襯底的通道之間（源極和漏極之間）產生很好的場效應。”趙超告訴記者，英特爾公司的科學家經過反復測試，率先在22納米 CMOS技術節點引入高K-金屬柵極技術，有效地降低了成本，減少了功耗并提高了器件性能。

“這項技術拯救了摩爾定律，成功研制高K-金屬柵極并將之付諸量產，被譽為半導體業界40年來里程碑式的革命性突破。”趙超說。

自此，22納米CMOS技術成了全球研究開發的又一代有重大技術創新的集成電路制造工藝，各國都投入了巨大資金，力爭搶占技術制高點。

這是我國集成電路研發體系繞不過去的坎。“2009年，在國家科技重大專項的支持下，我國開始22納米關鍵技術先導研發。我們與項目聯合承擔單位，北京大學、清華大學、復旦大學和中科院微系統所的項目組一道，開展了系統的聯合攻關。”趙超說。

加入高端集成電路先導工藝研發國際俱樂部

4位“千人計劃”、5位中科院百人計劃，30多位工業界核心的工程師團隊……先導工藝研發中心擁有這樣一支令人艷羨的國際化研發團隊。

2009年，在國家科技重大專項的支持下，微電子所成立研發團隊并引進了一大批海歸，建成了擁有200多名研發人員的集成電路先導工藝研發中心，趙超就是其中的一位。

研發方向有了，人也有了，但項目團隊依然面臨著巨大的挑戰。