造“芯”正当时，中国芯逃离“卡脖子”困境

10月27日，由深圳市科技创新委员会、深圳市科学技术协会、中国电子信息产业发展研究院（赛迪）、中国半导体投资联盟和深圳市新兴战略产业博士专家联谊会主办，由深港产学研基地、北京大学深圳研究院、北京大学深圳系统芯片重点实验室、深圳市湾区数字经济和科技研究院和深圳湾论坛运营管理有限公司承办的“新一代信息技术暨集成电路国际峰会2019”在深圳成功举办。

芯片是我国信息产业的基础，其落地场景集中在智能手机、智能汽车、智能安防等领域。随着5G和AI技术崛起，全球新一代信息技术特别是集成电路产业正步入调整变革期，移动智能终端及芯片呈爆发式增长。

在下午的论坛中，国防科技大学强晓刚教授、上海微系统所张加祥研究员、复旦大学曾璇教授、青岛大学吴国盛博士、南方科技大学郭跃进教授等诸多专家，从IC EDA技术、存储芯片技术、先进芯片技术等多个芯片技术领域，分享最新的科研成果，旨在助力新一代信息技术与芯片破局，实现产业链上下游创新发展。

依赖进口，中国芯片遭“卡脖子”

目前我国已经能够生产中低端的芯片，但更精密的芯片还依赖进口。据2019年1月海关数据显示，2018年我国进口芯片数量为4175.7亿件，同比增长10.8%；进口额达到3120.58亿美元，同比增长19.8%，这是中国芯片进口额首次突破3000亿美元。

事实上，芯片的生产是“点砂成金”的过程，从砂子到晶圆再到芯片，需要经过数百道复杂工艺和反复加工，才能集成晶体管器件。从芯片进口数量和进口额来看，国产芯片的技术突破还面临巨大挑战。

颠覆性芯片技术的掌握与否，决定了一个国家的芯片地位。郭跃进教授认为，计算芯片和通信芯片等“卡脖子”领域被美国垄断，迫切需要国家支持。当下，人工智能等创新应用基于海量数据分析，因此对计算芯片提出了更高要求。而我国在芯片产业的基础并不雄厚，要想在全球芯片领域拥有一席之地，在技术、资金、人才等方面还需要进一步发展。

芯片体系架构创新备受重视。事实上，各科研院所已经逐步加大对CPU、GPU、FPGA等高端芯片的研发投入，不断提升国内计算芯片等核心高端芯片的技术水平。

不懈耕耘，先进芯片排头并进

在论坛上，国防科技大学的强晓刚教授，分享了以“集成光学量子计算技术”为主题的演讲。据了解，量子计算可用于大数据、人工智能、密码破译、Shor算法等领域。集成光量子芯片具有超高的稳定性、超高操作精度、更低廉成本、CMOS兼容等优势，能够为实现大规模光量子计算提供有效途径。

集成光学量子芯片技术即使用半导体微纳加工工艺，实现各种核心光量子期间的片上集成，从而实现对量子信息的载体进行处理、计算、传输和存储等功能。量子芯片具有稳定性高、性能好、体积小等优点，被认为是实现量子通信、量子计算等量子信息应用的重要手段。

强教授认为，量子计算技术的发展非常迅速，能够扩大光学系统的大规模应用。在光量子计算方面，业内的近期目标是通过“波色采样”任务，验证量子的优势；中期的任务是实现专用量子计算、模拟；长期的研究目标是通用量子计算。

光子体系在实现高维度纠缠上具有众多天然优势，然而精确地控制复杂量子器件和多维纠缠系统，是量子信息科学和技术领域的一项难点。上海微系统所的张加祥研究员，分享了主题为“量子纠缠信息芯片”的演讲。他认为量子信息技术的应用，主要落地在量子信息芯片。

EDA工具崛起，助力“中国芯”

EDA是造芯的工具，没有EDA就没有芯片。青岛大学芯片设计与应用研究所的吴国盛博士认为，摩尔定律将走向终结，SOC让设计成本越来越高，而EDA工具被美国垄断，在国内的售价过高。

据悉，复旦大学的曾璇教授与她的团队就设计出了新一代集成电路设计工具DesignEasy，实现了集成电路设计从传统的“劳动密集”向“机器密集”的转移，创立了高维空间非线性优化的高效搜索方法，从理论上保证电路设计质量。该工具可以基于云计算平台实现全自动优化设计，在电路模型不做任何简化的情况下，便能够在数小时、数天内完成电路设计。

光刻、化学机械抛光工艺导致集成电路可制造问题被列入国际半导体发展路线图难题，可制造性技术是集成电路进入纳米工艺的瓶颈技术。

曾璇教授与她的团队还通过采用光滑化粒子流体动力学（SPH）方法耦合研磨液、研磨粒、硅片、抛光垫等对化学机械抛光工艺机理进行建模和仿真，自主研发的可制造性设计方法解决了45纳米工艺成品率提升共性关键技术，应用于中芯国际的生产制造环节。

如今，芯片上下游产业链还在延展，各行业对芯片需求日益增长。我国芯片的国产化之路如何充分发挥规模市场的比较优势，补齐芯片关键技术的短板，成为当下乃至今后最大的挑战。

人工智能技术将在集成电路设计方法中产生革命性变化，为集成电路设计方法和新工具带来了新机遇，因此我国的集成电路还是具有很大的发展潜力。但高端芯片的解围之路，还需要业界共勉。