集成電路，是現(xiàn)代信息社會(huì)的基石。不只是我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備廣泛使用集成電路，軍事、遙控、通訊等領(lǐng)域也都對(duì)集成電路有高度依賴。
每年，全球集成電路行業(yè)都有幾次重要的國(guó)際會(huì)議，而其中以國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議最為重要，堪稱“業(yè)界風(fēng)向標(biāo)”。該會(huì)議始于1953年，是目前國(guó)際上規(guī)模最大、最權(quán)威、水平最高的固態(tài)電路國(guó)際會(huì)議，是全球最尖端芯片技術(shù)發(fā)表之地，有著集成電路行業(yè)“奧林匹克”大會(huì)的美譽(yù)。在60多年的辦會(huì)歷史中，眾多集成電路史上里程碑式的發(fā)明都在這里首次亮相。例如：世界上第一個(gè)TTL電路，世界上第一個(gè)GHz微處理器，世界上第一個(gè)CMOS毫米波電路等等。入選該會(huì)議的科研成果，都代表著當(dāng)前國(guó)際集成電路領(lǐng)域的最高科技水平。
在日前舉行的第68屆國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC 2021)上，兩款來(lái)自合肥的芯片驚艷亮相，為合肥邁向“中國(guó)IC之都”加速。
隔離電源芯片挑戰(zhàn)“物美價(jià)廉”
在此次大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)程林教授課題組提出一種新型隔離電源芯片設(shè)計(jì)方案。該方案通過(guò)在單個(gè)玻璃襯底上利用三層再布線層，實(shí)現(xiàn)高性能微型變壓器的繞制，并完成與發(fā)射和接收芯片的互聯(lián)，有效提高了芯片轉(zhuǎn)換效率和功率密度，為今后隔離電源芯片的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的解決方案。
隔離電源芯片在工業(yè)控制設(shè)備中對(duì)于保證系統(tǒng)的安全和可靠性起到至關(guān)重要的作用。之前由于受技術(shù)方面的限制，隔離電源芯片尺寸和成本一直降不下來(lái)。程林教授課題組創(chuàng)造性利用先進(jìn)的晶圓級(jí)封裝技術(shù)，不僅完成芯片間的互聯(lián)，還實(shí)現(xiàn)了變壓器的繞制，克服了現(xiàn)有芯片設(shè)計(jì)中需要3顆甚至4顆芯片的缺點(diǎn)，使得隔離電源芯片可以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的成本。
“這種晶圓級(jí)封裝特別適合大規(guī)模的生產(chǎn)，在大規(guī)模生產(chǎn)條件下，它的成本可以大大降低，比同款芯片可能效率提高了10個(gè)百分點(diǎn)，這意味著設(shè)備的使用壽命會(huì)大大加長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)設(shè)備的安全使用也有很大好處?！背塘纸榻B說(shuō)。此次，他所率課題組的相關(guān)成果以論文形式在該會(huì)議上發(fā)表并進(jìn)行演示，得到專家一致認(rèn)可?！懊磕甏蠹s有200篇論文入選國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議。這也是中科大首次以第一作者單位在該會(huì)議上發(fā)表論文?！背塘终f(shuō)。
今年的全國(guó)兩會(huì)政府工作報(bào)告中提出要把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，這讓程林感到身兼更多責(zé)任。“作為一名高?？蒲腥藛T，我要帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷提高創(chuàng)新能力，加快關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)。同時(shí)，也要不斷加強(qiáng)人才的培養(yǎng)力度，為社會(huì)和企業(yè)輸送更多優(yōu)秀人才?！?/p>
毫米波雷達(dá)芯片創(chuàng)全球新紀(jì)錄
在第68屆國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上，另一款誕生在合肥的芯片同樣引人矚目。這就是中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所發(fā)布的一款高性能77GHz毫米波芯片及模組，它在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)兩顆3發(fā)4收毫米波芯片及10路毫米波天線單封裝集成，探測(cè)距離達(dá)38.5米，創(chuàng)造了全球毫米波封裝天線最遠(yuǎn)探測(cè)距離的新紀(jì)錄。
據(jù)介紹，該芯片在24毫米×24毫米空間里實(shí)現(xiàn)多路毫米波雷達(dá)收發(fā)前端的功能，創(chuàng)造性地提出一種動(dòng)態(tài)可調(diào)快速寬帶鳥聲信號(hào)產(chǎn)生方法，并在封裝內(nèi)采用多饋入天線技術(shù)，大幅提升封裝天線的有效輻射距離，為近距離智能感知提供了一種小體積、低成本的解決方案。
此次發(fā)布的封裝天線模組包含兩顆38所自主研發(fā)的77GHz毫米波雷達(dá)芯片，該芯片面向智能駕駛領(lǐng)域?qū)诵暮撩撞▊鞲衅鞯男枨?，采用低成本工藝，單片集?個(gè)發(fā)射通道、4個(gè)接收通道及雷達(dá)波形產(chǎn)生器等，主要性能指標(biāo)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，在快速寬帶雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生等方面具有特別優(yōu)勢(shì)，芯片支持多片級(jí)聯(lián)并構(gòu)建更大規(guī)模的雷達(dá)陣列。
封裝天線技術(shù)很好地兼顧了天線性能、成本及體積，代表著近年來(lái)毫米波天線技術(shù)的重大成就。基于扇出型晶圓級(jí)封裝是封裝天線的一種主流的實(shí)現(xiàn)途徑，國(guó)際上大公司都基于該項(xiàng)技術(shù)開發(fā)了集成封裝天線的芯片產(chǎn)品。此次，38所團(tuán)隊(duì)基于扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)，創(chuàng)造性地采用了多饋入天線技術(shù)，有效改善了封裝天線效率低等問(wèn)題，探測(cè)距離創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
據(jù)悉，該款毫米波雷達(dá)芯片取得的成果，有望拉動(dòng)智能感知技術(shù)領(lǐng)域的又一次突破。下一步，38所將對(duì)毫米波雷達(dá)芯片進(jìn)一步優(yōu)化并根據(jù)應(yīng)用需求的擴(kuò)展以及技術(shù)的進(jìn)步而改變，根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景提供一站式解決方案。
共建集成電路“皖字”生態(tài)圈
集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心。當(dāng)前，全球集成電路產(chǎn)業(yè)正步入顛覆性技術(shù)變革時(shí)機(jī)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展也迎來(lái)重大機(jī)遇。
集成電路是近年來(lái)我省重點(diǎn)打造的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。依托“政產(chǎn)學(xué)研用金”等多要素聯(lián)動(dòng)，我省在這一領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)日益加強(qiáng)，僅中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近兩年就先后承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家科研攻關(guān)項(xiàng)目，并在電源管理芯片、寬禁帶半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體量子計(jì)算等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項(xiàng)核心技術(shù)突破。
近年來(lái)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，與此同時(shí)集成電路人才瓶頸問(wèn)題也日益突出。雖然目前我國(guó)半導(dǎo)體從業(yè)人員每年都在快速增長(zhǎng)，但總體還是缺人。有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)集成電路的人才缺口在30萬(wàn)左右。
去年以來(lái)，江蘇、浙江、廣東等地都在集成電路人才培養(yǎng)上紛紛發(fā)力。今年2月，安徽大學(xué)成立集成電路學(xué)院，旨在打造集成電路科學(xué)與工程領(lǐng)域高端人才培養(yǎng)基地，創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系和科技協(xié)同創(chuàng)新體系，服務(wù)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。安大校長(zhǎng)匡光力表示：“安徽大學(xué)選擇集成電路材料與技術(shù)作為主打方向，打造世界一流的材料科學(xué)的研究平臺(tái)。在最好的集成電路技術(shù)研究平臺(tái)上培養(yǎng)人才，利用這些學(xué)科開展技術(shù)探索，希望為安徽的電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新技術(shù)，輸送優(yōu)秀人才?！?/p>
為了加快集成電路領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)資源向合肥乃至安徽聚集，形成集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，提升產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合實(shí)力，前不久，我省首家集成電路孵化中心在合肥市高新區(qū)成立，其載體空間達(dá)12000平方米，可同時(shí)容納60余家初創(chuàng)公司。中心將采取政府引導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向、市場(chǎng)化運(yùn)作、專業(yè)化服務(wù)的開放營(yíng)運(yùn)模式，為高校和企業(yè)搭建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同平臺(tái)，圍繞關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)難題及重點(diǎn)產(chǎn)品展開聯(lián)合研發(fā)，著力在消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重點(diǎn)突破。(記者 陳婉婉)
