集成電路，是現(xiàn)代信息社會的基石。不只是我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C、電視機、計算機等各種電子設(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)都有幾次重要的國際會議，而其中以國際固態(tài)電路會議最為重要，堪稱“業(yè)界風(fēng)向標”。該會議始于1953年，是目前國際上規(guī)模最大、最權(quán)威、水平最高的固態(tài)電路國際會議，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”大會的美譽。在60多年的辦會歷史中，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TTL電路，世界上第一個GHz微處理器，世界上第一個CMOS毫米波電路等等。入選該會議的科研成果，都代表著當前國際集成電路領(lǐng)域的最高科技水平。
在日前舉行的第68屆國際固態(tài)電路會議(ISSCC 2021)上，兩款來自合肥的芯片驚艷亮相，為合肥邁向“中國IC之都”加速。
隔離電源芯片挑戰(zhàn)“物美價廉”
在此次大會上，中國科學(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)計方案。該方案通過在單個玻璃襯底上利用三層再布線層，實現(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)計提供了一個新的解決方案。
隔離電源芯片在工業(yè)控制設(shè)備中對于保證系統(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。程林教授課題組創(chuàng)造性利用先進的晶圓級封裝技術(shù)，不僅完成芯片間的互聯(lián)，還實現(xiàn)了變壓器的繞制，克服了現(xiàn)有芯片設(shè)計中需要3顆甚至4顆芯片的缺點，使得隔離電源芯片可以實現(xiàn)更高的效率和更低的成本。
“這種晶圓級封裝特別適合大規(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個百分點，這意味著設(shè)備的使用壽命會大大加長，同時對設(shè)備的安全使用也有很大好處?！背塘纸榻B說。此次，他所率課題組的相關(guān)成果以論文形式在該會議上發(fā)表并進行演示，得到專家一致認可。“每年大約有200篇論文入選國際固態(tài)電路會議。這也是中科大首次以第一作者單位在該會議上發(fā)表論文?！背塘终f。
今年的全國兩會政府工作報告中提出要把科技自立自強作為國家發(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)團隊不斷提高創(chuàng)新能力，加快關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)。同時，也要不斷加強人才的培養(yǎng)力度，為社會和企業(yè)輸送更多優(yōu)秀人才?！?/p>
毫米波雷達芯片創(chuàng)全球新紀錄
在第68屆國際固態(tài)電路會議上，另一款誕生在合肥的芯片同樣引人矚目。這就是中國電子科技集團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，它在國際上首次實現(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，探測距離達38.5米，創(chuàng)造了全球毫米波封裝天線最遠探測距離的新紀錄。
據(jù)介紹，該芯片在24毫米×24毫米空間里實現(xiàn)多路毫米波雷達收發(fā)前端的功能，創(chuàng)造性地提出一種動態(tài)可調(diào)快速寬帶鳥聲信號產(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?個發(fā)射通道、4個接收通道及雷達波形產(chǎn)生器等，主要性能指標達國際先進水平，在快速寬帶雷達信號產(chǎn)生等方面具有特別優(yōu)勢，芯片支持多片級聯(lián)并構(gòu)建更大規(guī)模的雷達陣列。
封裝天線技術(shù)很好地兼顧了天線性能、成本及體積，代表著近年來毫米波天線技術(shù)的重大成就?；谏瘸鲂途A級封裝是封裝天線的一種主流的實現(xiàn)途徑，國際上大公司都基于該項技術(shù)開發(fā)了集成封裝天線的芯片產(chǎn)品。此次，38所團隊基于扇出型晶圓級封裝技術(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題，探測距離創(chuàng)造了新的世界紀錄。
據(jù)悉，該款毫米波雷達芯片取得的成果，有望拉動智能感知技術(shù)領(lǐng)域的又一次突破。下一步，38所將對毫米波雷達芯片進一步優(yōu)化并根據(jù)應(yīng)用需求的擴展以及技術(shù)的進步而改變，根據(jù)具體應(yīng)用場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。當前，全球集成電路產(chǎn)業(yè)正步入顛覆性技術(shù)變革時機，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展也迎來重大機遇。
集成電路是近年來我省重點打造的戰(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，我省在這一領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢日益加強，僅中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近兩年就先后承擔(dān)了多項國家科研攻關(guān)項目，并在電源管理芯片、寬禁帶半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體量子計算等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項核心技術(shù)突破。
近年來我國集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，與此同時集成電路人才瓶頸問題也日益突出。雖然目前我國半導(dǎo)體從業(yè)人員每年都在快速增長，但總體還是缺人。有數(shù)據(jù)顯示，我國集成電路的人才缺口在30萬左右。
去年以來，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。在最好的集成電路技術(shù)研究平臺上培養(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。”
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)的核心競爭力和綜合實力，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12000平方米，可同時容納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、市場化運作、專業(yè)化服務(wù)的開放營運模式，為高校和企業(yè)搭建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同平臺，圍繞關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)難題及重點產(chǎn)品展開聯(lián)合研發(fā)，著力在消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重點突破。(記者 陳婉婉)
