國內首條8英寸「超越摩爾」研發中試線正式運營

摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾於1965年提出的：「當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18到24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。」半個世紀以來，集成電路的發展基本遵循了這一趨勢。不過，元器件數目增加的同時必然會越來越「密」，個體尺寸就要不斷縮小，這場「微型化競賽」使得廠商面臨很大挑戰，廠房設備建造、生產線調試和啟動都非一朝一夕之事，比如英特爾用了15年時間才實現22納米標準刻蝕程序的投產和量產。根據摩爾定律，總有一天，元器件的體積限制會讓晶體管電路性能難以再提升。

記者昨天從嘉定區舉行的2017全球感測器與物聯網產業峰會上了解到，上海微技術工業研究院「超越摩爾」研發中試線正式投入運營，這個國內首條、全球領先、兼容CMOS的8英寸MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統）研發中試線正式向業界「發聲」，旨在進一步推動中國「超越摩爾」技術和物聯網創新應用快速發展。

在提升產業能級、培育形成先進位造業集群的過程中，注重「產業精準轉型」的嘉定區明確規划了四大新興產業集群，「集成電路及物聯網」就是其中之一。嘉定區委書記馬春雷表示：「要將『超越摩爾』建成嘉定科創中心重要承載區的示範性、標杆性、引領性項目，加快形成『超越摩爾』的創新鏈和產業鏈，完善專項規劃引導、院所創新突破、企業轉化應用、特色園區承載、產業基金支撐、創新人才驅動、政府精準服務的工作閉環。」

「超越摩爾」，集成電路發展的「藍海戰略」

摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾於1965年提出的：「當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18到24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。」半個世紀以來，集成電路的發展基本遵循了這一趨勢。不過，元器件數目增加的同時必然會越來越「密」，個體尺寸就要不斷縮小，這場「微型化競賽」使得廠商面臨很大挑戰，廠房設備建造、生產線調試和啟動都非一朝一夕之事，比如英特爾用了15年時間才實現22納米標準刻蝕程序的投產和量產。根據摩爾定律，總有一天，元器件的體積限制會讓晶體管電路性能難以再提升。

伴隨著這一挑戰的，是持續增長的市場需求。隨著手機的普及，汽車、醫療等電子電路運用的增加，半導體市場不再局限於電腦設備和消費性電子產品，生產生活中不少設備都涉及半導體的使用。半導體產業可以分為集成電路、光電子器件、分立器件和感測器四類產品，其中規模最大的是集成電路，佔半導體市場的81%。

挑戰與機遇並存的條件下，一些專家提出了「超越摩爾」的概念：非數字、多元化半導體技術與產品（如市場巨大的感測器）可以在成熟的工藝生產線上研發，無需遵循摩爾定律，在工藝尺寸上越做越小。「超越摩爾」其實是在系統集成方式上進行創新，系統性能的提升不再靠單純縮小晶體管尺寸，而是更多地靠電路設計以及系統演算法優化來實現。

與競爭殘酷的摩爾定律技術路線相比，「超越摩爾」這片「藍海」則溫和得多：摩爾定律技術路線的投資量級是10億美元，產品只有計算和存儲晶元，我國水平最高的晶元製造企業與英特爾相比，還有較大差距；而「超越摩爾」技術路線的投資量級是百萬美元，產品種類非常豐富，其主要產品——感測器的品種多達上千。根據預測，MEMS晶元市場將在2023年達到1兆片的市場規模，同時，中國智能感測器市場也預計將於2019年達到960億元。到2030年，全球應用的感測器數量將從2013年的35億個突飛猛進到超過100萬億個。

當前，以移動互聯網、物聯網、雲計算、大數據、人工智慧等為代表的信息技術正加速創新、融合和普及應用，一個萬物互聯智能化時代正在到來。其中，「超越摩爾」技術以感測器為核心，結合射頻、功率、微能源等技術，是未來實現萬物互聯的基礎性、決定性核心技術之一。MEMS感測器是各國爭相研究的高端領域，是採用微電子和微機械加工技術製造出來的新型感測器，與傳統的感測器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適於批量化生產、易於集成和實現智能化的特點。布局物聯網MEMS感測器產業，是中國在半導體領域「彎道超車」的機會。

院地合作，近5000平方米超凈廠房如期建成

上海微技術工業研究院是中國科學院上海微系統與信息技術研究所與上海市嘉定區人民政府共同發起成立的新型研發機構，成立於2013年，致力於「超越摩爾」技術和物聯網應用的創新和產業化。

8英寸MEMS研發中試線落地上海嘉定工業區，在上海新傲科技股份有限公司北區二期內，於2015年動工建設。該項目必須在無塵室下作業，而這種高標準的廠房建設要求極高，上海微技術工業研究院租用了新傲科技在建二期六幢廠房中的其中一幢。無塵室廠房土建完成後，但其他五幢廠房由於資金問題，沒有同時完成土建，作為一個整體項目無法通過建管部門的竣工驗收。拿不到許可證，意味著雙方就不能完成租用簽約，無塵室的內部裝修無法啟動，購買的研發設備無法入場。為此，工研院相關負責人一度十分著急。得知這一情況後，嘉定工業區為新傲科技二期廠房牽線搭橋，獲得了銀行貸款，用於二期廠房建設，同時與總包方談判，在確保質量安全情況下，將工期縮短一個月，最終如期建成了近5000平方米的高等級微納加工超凈廠房。

為了使微塵數量達標，廠房設計可謂「別有洞天」。層高8.8米的二樓分為3層，主要設備在中間層，看不見的上下兩層除了鋪設供應氣體和化學品的管道外，還布滿了用於「清洗」空氣的設施。如此大費周章的原因是，一旦矽片沾染微塵，可能致其失效。人走進中試線潔凈室也是個「大工程」，穿戴上抗靜電的潔凈服、鞋子、手套、口罩後，還需經過風淋房，將身上的微塵全部吹走。在要求最為嚴苛的十級潔凈室，一分鐘內每立方英尺的空間內大於0.2微米的微塵必須少於10顆。

8英寸研發中試線實現從研發到量產無縫銜接

在感測器的產業鏈條上，中試環節非常重要，從產品的設計研發到批量生產，需要中試實驗產品的性能。目前的一些研發公司，大多把產品送到空間距離較遠的代工企業測試，專業程度欠缺，成本也較為高昂。由上海微技術工業研究院主導建設的8英寸MEMS研發中試線將為感測器的產業鏈創新提供技術支撐，它具備了慣性感測器、光感測器生物MEMS、壓力和聲學感測器等新型感測器的研發能力，可與生產線無縫銜接，未來將幫助一批創新創業人才基於該中試線開展產品技術研發，並與產業孵化器、產業基金高效聯動，打造具有全球影響力的物聯網企業集群。

相比於業界普遍使用的6英寸產線，貫通從研發到量產全程服務的工研院8英寸線是公認的領先技術。據悉，8英寸研發中試線將專註於「超越摩爾」感測器產品技術的開發，可以全面開展表面、體、3D微納加工以及新工藝、新器件、新系統的研發，並根據「超越摩爾」產品和技術特點部署了MEMS、硅光子、RF、硅基III-V族、3D集成、MR磁感測、功率及生物等相關工藝和量測設備。作為國內第一條先進8英寸研發中試線，這條8英寸研發中試線不僅可承擔產品研發、小批量生產、技術培訓、設備驗證等服務，有助於提升研發的成功率，更將助力實現 「超越摩爾」產品和技術從研發到量產無縫銜接，完善了國內的「超越摩爾」生態鏈。

以全球領先的「超越摩爾」8英寸研發中試線為支點，工研院試圖打造集研發、工程、市場、孵化的一體化功能平台，為創新企業及合作夥伴提供全方位的服務和解決方案。本次峰會上，由工研院、國家集成電路產業投資基金以及其他戰略投資人共同發起成立規模為50億元的「超越摩爾」產業基金，為創新企業提供關鍵的早期支持；並可提供軟硬體結合的孵化服務。

題圖來源：嘉定區供圖欄目主編：王志彥圖片編輯：徐佳敏

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