發(fā)展航天微電子產(chǎn)業(yè)-打造航天制造品牌

發(fā)展航天微電子產(chǎn)業(yè)打造航天制造品牌張俊超張俊超航天科技集團(tuán)時(shí)代電子公司黨委副書記兼七七一所所長各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來賓，同志們，朋友們：四月的西安，春風(fēng)習(xí)習(xí)，暖意融融。作為航天制造的參與者和航天微電子領(lǐng)域的研制者和管理者，我有幸來到航天制造高峰論壇，今天我發(fā)言的題目是《發(fā)展航天微電子產(chǎn)業(yè)，打造航天制造品牌》。發(fā)言共分四個(gè)部分：一、微電子發(fā)展歷程及在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用；二、微電子在新型航天工業(yè)體系中的地位和意義；三、航天微電子發(fā)展現(xiàn)狀；四、航天微電子發(fā)展構(gòu)想。一、微電子發(fā)展歷程及在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用自1958年德克薩斯儀器公司（TI）發(fā)明了世界第一塊集成電路以來，電子工業(yè)進(jìn)入了集成電路的時(shí)代。經(jīng)過近50年的發(fā)展，集成電路已經(jīng)從最初的小規(guī)模集成電路（SSI）起步，先后經(jīng)歷了中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）、超大規(guī)模（VLSI）、巨大規(guī)模（ULSI），發(fā)展到目前的特大規(guī)模集成電路（GSI）和系統(tǒng)芯片（SOC），單個(gè)電路芯片集成的元件數(shù)也從十幾個(gè)發(fā)展到目前的幾億個(gè)甚至幾十億個(gè)。集成電路的集成度每3年增長4倍，特征尺寸每3年縮小2倍，這就是著名的摩爾定律。芯片的特征尺寸已經(jīng)從1978年的10μm發(fā)展到現(xiàn)在的32nm，集成度從1971年的1KDRAM發(fā)展到現(xiàn)在的4GDRAM；硅片的直徑尺寸由2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸發(fā)展到12英寸。T硅片T硅片尺寸特征尺寸集成度SSIMSILSIVLSIULSIGSI10μm3μm1.2μm0.35μm0.18μmμm65nm2英寸3英寸4英寸6英寸8英寸12英寸SOC圖1微電子發(fā)展歷程示意圖眾所周知，微電子是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會(huì)的基礎(chǔ)，是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。隨著全球信息化、知識(shí)經(jīng)濟(jì)浪潮的到來，微電子產(chǎn)業(yè)的地位越來越重要，它已成為事關(guān)一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、人民生活和信息安全的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。由于微電子的重要戰(zhàn)略地位，西方發(fā)達(dá)國家至今仍對(duì)我國實(shí)施出口和轉(zhuǎn)移的嚴(yán)格控制，遏制我國在電子信息的快速發(fā)展。集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略作用主要表現(xiàn)在當(dāng)代產(chǎn)業(yè)鏈上，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)表明，每1-2元集成電路的產(chǎn)值，可創(chuàng)造10元的電子工業(yè)產(chǎn)值，拉動(dòng)100元的GDP增長。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，微電子的倍增效應(yīng)還在增大。據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）預(yù)測，到2012年，集成電路全行業(yè)銷售額將達(dá)到6000億美元，它將支持6-8萬億的電子裝備和30萬億美元的電子信息服務(wù)業(yè)，那時(shí)世界GDP總值將達(dá)到50萬億美元。2007年，我國集成電路市場需求總額達(dá)到了5470億元，成為世界第一大集成電路市場，而國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為1251.3億元，僅能滿足國內(nèi)需求的23%，且絕大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端的消費(fèi)類芯片，多數(shù)高端集成電路必須從國外進(jìn)口（我國集成電路市場需求發(fā)展預(yù)測、集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷發(fā)展預(yù)測見圖2、圖3）。長期以來，我國缺乏高端微電子芯片自主設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，阻礙了我國信息化帶動(dòng)工業(yè)化和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展，已成為制約我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重瓶頸，嚴(yán)重影響我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和新型工業(yè)化道路進(jìn)程。微電子技術(shù)在航天產(chǎn)品中的應(yīng)用，不僅對(duì)減小體積，減輕重量，降低功耗起到直接的作用，隨著航天型號(hào)有無問題的基本解決，對(duì)航天型號(hào)的性能要求將上升為各方關(guān)注的重點(diǎn)，在提高落點(diǎn)的精度、提高反映速度、提高系統(tǒng)可靠性、提高系統(tǒng)生存能力，以及智能化、信息化的新需求下，微電子技術(shù)對(duì)航天產(chǎn)品的貢獻(xiàn)將愈加突出，航天微電子以其基礎(chǔ)地位支撐航天核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，在建立航天新一代制造體系、打造“航天制造”品牌的過程中將發(fā)揮更為重要的作用。三、航天微電子發(fā)展現(xiàn)狀我國非常重視航天微電子的發(fā)展，為了發(fā)展國防事業(yè)，1965年，中央決定從中國科學(xué)院所屬的6個(gè)研究所整建制抽調(diào)7個(gè)研究室，組成集計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體集成電路、混合集成電路三大專業(yè)科研生產(chǎn)為一體的“156工程處”，為航天配套生產(chǎn)專用集成電路與計(jì)算機(jī)。四十多年的發(fā)展，我們一直致力于發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)，服務(wù)于航天事業(yè)，從初期的“156工程處”，發(fā)展成為包括現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造和規(guī)模化封裝、檢測等的大型企業(yè)。目前航天微電子資源主要集中在中國航天科技集團(tuán)公司航天時(shí)代公司。航天時(shí)代公司創(chuàng)造了我國計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的“五個(gè)第一”：1965年研制出我國第一臺(tái)雙極小規(guī)模集成電路微計(jì)算機(jī)；1971年研制出我國第一臺(tái)PMOS中規(guī)模集成電路微計(jì)算機(jī)；1977年研制出我國第一臺(tái)16位大規(guī)模集成電路微處理器；1980年研制出我國第一臺(tái)CMOS中規(guī)模集成電路抗電磁脈沖加固專業(yè)計(jì)算機(jī)；2006年研制出我國第一臺(tái)全國產(chǎn)化SIP計(jì)算機(jī)。在創(chuàng)造計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展輝煌的同時(shí)，也創(chuàng)造了我國集成電路發(fā)展史上的“四個(gè)第一”：1977年研制出國內(nèi)第一塊16位微處理器；1994年建成國內(nèi)第一條模擬集成電路國軍標(biāo)生產(chǎn)線；1995年建成國內(nèi)第一條薄膜混合集成電路國軍標(biāo)生產(chǎn)線；1998年研制出國內(nèi)第一塊具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的32位浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。計(jì)算機(jī)產(chǎn)品參加國家所有大型航天發(fā)射飛行試驗(yàn)性能穩(wěn)定，數(shù)百萬只集成電路用于航天產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、無一失誤。航天時(shí)代公司從事微電子產(chǎn)業(yè)的單位主要是771所、772所、西安太乙電子有限公司，從業(yè)人員3000余人。為加快集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，航天時(shí)代公司組建了計(jì)算機(jī)與集成電路設(shè)計(jì)制造中心。同時(shí)按照市場化運(yùn)作模式，打破原有事業(yè)單位管理體制，先后注冊(cè)成立北京時(shí)代民芯科技有限公司，注冊(cè)資本7000萬元；注冊(cè)成立西安西岳電子有限公司，注冊(cè)資本18000萬元，專門從事集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)?，F(xiàn)已具備0.13-0.35μm集成電路設(shè)計(jì)能力，擁有X英寸、X英寸集成電路生產(chǎn)線，具備15000片/月的生產(chǎn)能力。同時(shí)已建成年封裝能力6億只的集成電路封裝線，擁有國內(nèi)先進(jìn)的集成電路測試、篩選、失效分析、鑒定試驗(yàn)檢測設(shè)備，是國內(nèi)軍用集成電路檢測分析的定點(diǎn)單位。集成電路設(shè)計(jì)人員規(guī)模已進(jìn)入國內(nèi)前十名，擁有國內(nèi)先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)硬件和軟件，配備了完整的測試工具和測試軟件。產(chǎn)品包括航天高可靠數(shù)字集成電路、模擬集成電路及混合信號(hào)電路、衛(wèi)星通訊類、民用消費(fèi)類等電路。公司現(xiàn)有一條X英寸集成電路生產(chǎn)線，于1996年建成通線，批產(chǎn)水平為3-5μm，研制能力1.5μm，月生產(chǎn)能力為5000片。十多年來，為航天裝備生產(chǎn)集成電路上百個(gè)產(chǎn)品，數(shù)百萬只電路，同時(shí)提供了數(shù)億只民用集成電路產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝有雙極集成電路生產(chǎn)工藝、CMOS集成電路工藝、體硅和SOI抗輻射加固集成電路工藝、高壓VDMOS工藝，具有航天應(yīng)用特種工藝的研發(fā)能力。已建成的X英寸0.35μm集成電路生產(chǎn)線，投資額為9億人民幣，生產(chǎn)水平為0.8-0.35μm，生產(chǎn)能力為15000片/月，將打造成為西部地區(qū)最重要的芯片代工廠。目前X英寸生產(chǎn)線已具備0.5--0.8μmCMOS以及雙極工藝加工能力。但由于集成電路工藝開發(fā)周期長，產(chǎn)品驗(yàn)證時(shí)間長，作為建成初期的經(jīng)濟(jì)效益，要通過開發(fā)民用集成電路產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)償，逐步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平衡。公司現(xiàn)有兩條國內(nèi)一流的陶瓷封裝線和一條規(guī)?；a(chǎn)的塑封線，已于2007年擴(kuò)產(chǎn)至年產(chǎn)6億塊的封裝能力，年內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)至每年12億只，可進(jìn)行各類DIP、CLCC、PGA陶瓷封裝和民用DIP、SOP、QFP等系列塑封裝。在測試方面，公司有國內(nèi)各種先進(jìn)的測試設(shè)備，可完成各類數(shù)字及模擬電路測試，市場覆蓋全國26個(gè)省市，200余家單位，具備1億只/月的測試能力。表1航天時(shí)代公司微電子產(chǎn)業(yè)能力序號(hào)名稱生產(chǎn)能力技術(shù)水平1X英寸集成電路生產(chǎn)線5000片/月批產(chǎn)3-5um研制1.5um2X英寸集成電路生產(chǎn)線15000片/月0.8um-0.35um3陶瓷封裝線12億只/年DIP、CLCC、PGA4塑封線DIP、SOP、QFP5測試能力1億只/月根據(jù)國際上的發(fā)展趨勢和航天微電子技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要出發(fā)，我們重新打造了產(chǎn)業(yè)鏈，將集成電路設(shè)計(jì)、加工、封裝、檢測的部分按照不同的性質(zhì)進(jìn)行分工重組，組建了航天時(shí)代民芯公司，西岳電子，建設(shè)封裝線，將檢測能力推向市場。面對(duì)微電子人才配置國際化、收入高的總體壓力，積極推行人才激勵(lì)機(jī)制改革實(shí)踐。四、航天微電子發(fā)展構(gòu)想航天微電子作為服務(wù)航天的行業(yè)電子，首先要滿足航天產(chǎn)品維護(hù)、生產(chǎn)及未來發(fā)展的需要，實(shí)現(xiàn)核心芯片國產(chǎn)化。并圍繞新型航天工業(yè)體系建設(shè)，充分利用戰(zhàn)略機(jī)遇期，加快信息化建設(shè)，完善航天微電子研究開發(fā)體系；加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，全面提升航天微電子水平，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)滿足裝備需求轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)推動(dòng)裝備發(fā)展；加快新一代航天微電子工業(yè)體系建設(shè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，打造微電子“航天制造”品牌，實(shí)現(xiàn)軍民融合寓軍于民，走出一條有中國特色的航天微電子綠色制造的發(fā)展道路，提高航天產(chǎn)品的國際競爭能力。實(shí)現(xiàn)微電子設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試產(chǎn)業(yè)上規(guī)模上水平，到2010年，航天微電子產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到15億元。具體發(fā)展構(gòu)想如下：一是打造平臺(tái)。針對(duì)航天裝備的發(fā)展對(duì)高性能集成電路的急需，在新型航天工業(yè)體系中，提高軍民兩用微電子制造能力，研究制定宇航用集成電路設(shè)計(jì)制造規(guī)范、建立航天宇航級(jí)集成電路設(shè)計(jì)制造平臺(tái)，為此，我們依據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)線，自行開發(fā)和引進(jìn)結(jié)合，建立0.35μm/0.5μmCMOS、SOI、BiCMOS、抗輻射加固、嵌入式存儲(chǔ)器、BCD集成電路的現(xiàn)代化制造平臺(tái)，開展超深亞微米設(shè)計(jì)、測試和封裝技術(shù)攻關(guān)，研究異質(zhì)IP的集成技術(shù)，研究復(fù)雜系統(tǒng)集成電路的系統(tǒng)級(jí)軟硬件協(xié)同驗(yàn)證技術(shù)和混合信號(hào)系統(tǒng)的驗(yàn)證技術(shù)，研究自測試、信號(hào)完整性驗(yàn)證測試技術(shù)、研究低成本設(shè)計(jì)優(yōu)化以及嵌入式軟件技術(shù)等，建立完善宇航級(jí)CPU、DSP、SOC/SIP開發(fā)平臺(tái)。針對(duì)航天所需的長壽命、抗輻射、高可靠器件和民用通訊、汽車電子、HDTV、導(dǎo)航應(yīng)用等領(lǐng)域開發(fā)高性能處理器、大規(guī)?？删幊唐骷‵PGA）、可編程系統(tǒng)芯片（PSOC）、高性能模擬器件以及數(shù)字電源產(chǎn)品。為了進(jìn)一步擴(kuò)大集成電路生產(chǎn)規(guī)模，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)，并升級(jí)現(xiàn)有生產(chǎn)線為X英寸0.13μm，解決航天用關(guān)鍵微電子產(chǎn)品國產(chǎn)化問題，牢牢把握軍工領(lǐng)域制高點(diǎn)。在滿足航天對(duì)核心芯片的需求的同時(shí)，積極開拓民用市場，更好更快的發(fā)展航天微電子產(chǎn)業(yè)。二是擴(kuò)大規(guī)模。積極圍繞新型航天工業(yè)體系的建立大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)，擴(kuò)大集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模，優(yōu)先發(fā)展集成電路封裝，形成綠色封裝產(chǎn)業(yè)，在西安航天民用產(chǎn)業(yè)基地投資新建年封裝能力為60億塊封裝測試廠，針對(duì)航天小型化、軍民兩用便攜式終端、功率電子模塊，開發(fā)BGA、CSP、MCP、SiP等高端封裝技術(shù)，不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前移動(dòng)通訊、PDA、GPS、數(shù)字相機(jī)等便攜式終端的發(fā)展，極大地推動(dòng)了集成電路封裝迅速向芯片級(jí)（CSP）、圓片級(jí)封裝（WLP）、三維（3D）封裝、系統(tǒng)級(jí)（SiP/SoP）封裝發(fā)展，因此開展封裝技術(shù)的技術(shù)攻關(guān)，降低超深亞微米集成電路的封裝成本，解決超深亞微米集成電路的高密度的壓焊塊、高頻引起的趨膚效應(yīng)/熱點(diǎn)、電遷移等問題。同時(shí)，我們正在積極開展SIP國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)基本型攻關(guān)，努力實(shí)現(xiàn)航天嵌入式計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，并逐步研究推廣至其他民用領(lǐng)域。三是調(diào)整結(jié)構(gòu)。積極進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，創(chuàng)造市場需求，大力開發(fā)MEMS、雙向電源等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，直接服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。重點(diǎn)發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，形成新的產(chǎn)業(yè)。在西安航天科技產(chǎn)業(yè)園，采取進(jìn)口設(shè)備與國產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合的方式，建設(shè)以太陽能電池為主體的300MW太陽能電池生產(chǎn)線，研究太陽能電池芯生產(chǎn)的新材料、新方法和新技術(shù)，形成具有市場競爭優(yōu)勢的基于微電子工藝的新能源、新材料產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是應(yīng)用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)械加工的微機(jī)械電子系統(tǒng)，研究射頻、紅外、聲學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)的微光機(jī)電傳感器（MOEMS）和慣性器件、執(zhí)行器技術(shù)，開發(fā)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)