教學、科研與半導體產業如何協調發展？

2022年，習近平總書記強調了集成電路、新型顯示、通信設備、智能硬件等重點領域的重要性?！?ldquo;十四五”數字經濟發展規劃》也強調了傳感器、量子信息、網絡通信、集成電路等領域的發展。上海市的行動方案特別強調了集成電路產業的高質量發展，包括核心芯片的開發。這表明國家政策傾向于支持半導體和集成電路產業的發展。

在9月25日第十二屆（2024年）半導體設備年會同期舉辦的半導體設備儀器賦能科研教學發展論壇上，上海交通大學集成電路學院長聘教授劉悅教授、北京航空航天大學集成電路科學與工程學院副院長王新河教授、廣東工業大學集成電路學院副院長劉遠教授、上海微電子裝備（集團）股份有限公司檢測平臺總監周許超、浙江大學教授、江蘇度微光學科技有限公司匡翠方等專家圍繞半導體設備領域的創新技術、市場趨勢及產業鏈整合等議題，分享最新的研究成果和實踐經驗。

上海交通大學集成電路學院長聘教授劉悅教授作了題為《半導體裝備設備儀器研發驅動多學科交叉的人才培養》的演講。

他指出，中國在半導體材料裝備、芯片設計等方面仍有待突破，并且需要在現有的復雜產業分工條件下實現國產替代。隨著“后摩爾時代”的到來，集成系統成為發展的關鍵，這不僅要求對應用系統定義、芯片架構和新器件/材料/工藝進行融合創新，還涉及到傳感器制造、顯示面板等相關工藝的進步。

此外，劉教授提到未來趨勢將聚焦于人工智能條件下的萬物互聯及“IC+X”技術，即結合不同領域的技術來推動器件與工藝的進步。這些領域涵蓋從設備到材料再到芯片設計等多個環節的產業鏈條。面對智能終端和AI對集成電路芯片日益增長的需求，還有裝備與材料開發上的難題，劉教授認為必須從人才、技術和應用三方面綜合考慮解決方案。

他還提到了西方國家在培養相關領域人才方面的成功案例，如貝爾實驗室的基礎研究與實際應用相結合模式，魯汶大學通過引入產業投入加速技術成果轉移轉化，以及荷蘭Eindhoven地區構建政府-企業-高校三方合作的研發平臺等，都是值得學習借鑒的經驗。

北京航空航天大學集成電路科學與工程學院副院長王新河教授作了題為《面向集成電路制造的測控技術與設備》作了題為的演講。

王新河教授強調了儀器設備在集成電路制造中的核心地位，特別是高端工藝檢測設備對于突破技術瓶頸、提升芯片性能極限的重要性。當前，中國在這一領域相對落后，但市場潛力巨大且逐年增長。

集成電路工藝測控是一個多學科交叉的領域，它不僅需要物理、材料科學和化學等基礎學科的支持，還需要解決復雜的技術問題，比如高響應速度和超高速處理能力。自主可控是關鍵所在，這涉及到提高設備整機的工藝精度和生產良率。同時，隨著新技術如寬禁帶半導體的發展，對高頻、高功率和高壓測控提出了更高的要求。

王教授指出，從科研到產業化的鏈條較短，并且該領域一直是科技發展的熱點，大量的學術研究都集中在測控技術上。因此，發展工藝測控方向對于集成電路產業的進步以及長遠科技戰略具有重要意義。

廣東工業大學集成電路學院副院長劉遠教授作了題為《氧化物薄膜晶體管的低頻噪聲特性及其可靠性應用》的演講，他表示低頻噪聲作為半導體器件質量與可靠性評估的重要指標，近年來重新受到關注。劉遠教授指出，這種噪聲源于物理過程中的隨機波動，它疊加在正常電流信號之上，使得直接測量變得困難。通常采用傅里葉變換將時域信號轉換為頻域信號，以分析電子系統和器件的噪聲特性。半導體噪聲主要包括白噪聲、產生-復合噪聲（G-R噪聲）以及閃爍噪聲（1/f噪聲），其中后兩者對于評估器件缺陷和質量尤為重要。

低頻噪聲（頻率范圍大約從1Hz到10kHz）對半導體器件的結構、工藝及缺陷狀態極為敏感。自上個世紀以來，低頻噪聲就被用來評估潛在損傷、進行無損篩選以及研究本征電學特性。例如，西安電子科技大學的研究人員曾使用低頻噪聲檢測MOS器件的潛在問題；美國NASA也利用低頻噪聲預測MOS器件在電離輻照后的可靠性變化。

上海微電子裝備（集團）股份有限公司檢測平臺總監周許超作了題為《先進封裝技術趨勢與SMEE解決方案》的演講，他表示，半導體行業的發展趨勢主要體現在兩個方向：

• 遵循摩爾定律縮小器件尺寸：隨著技術的進步，目前半導體器件的尺寸已經達到了57納米，并且相關制造設備也在向更小尺寸發展。這要求不斷提升工藝精度和材料性能。
• 增大晶圓尺寸：為了提高生產效率，晶圓尺寸逐漸增大，現已達到100×100毫米，同時線寬也已減小到3微米。更大的晶圓有助于降低單位成本并提升產量。

此外，堆疊技術的應用推動了TSV（穿過硅通孔）、TGV（穿過玻璃通孔）和TFT（薄膜晶體管）等新型測量需求的增長。為應對這些挑戰，業內采用了多種封裝解決方案，如FanOut、WLCSP（晶圓級芯片規模封裝）、SiP（系統級封裝）、FCBGA（倒裝球柵陣列）、FCCSP（倒裝芯片規模封裝）以及2.5D/3D封裝技術。這些技術使得封裝向著更大尺寸、更高精細度和平面度集成的方向發展。

周許超特別提到，2.5D/3D封裝技術在當前發展中尤為突出。國內的主要Fiber廠商，包括一些新興企業，都在積極研發和量產2.5D/3D封裝工藝。

浙江大學教授、江蘇度微光學科技有限公司匡翠方作了題為《EUV掩模版的檢測技術前沿探討》的演講。

眾所周知，EUV（極紫外）光刻技術是當前半導體制造中最為先進的技術之一，其四大核心組件包括EUV光源、光學系統、雙工件臺以及掩模版。其中，掩模版的質量對EUV光刻的成像質量至關重要。任何在掩模版制作過程中的缺陷都可能嚴重影響最終產品的性能。因此，確保掩模版的位置精度、尺寸一致性和表面形貌是非常關鍵的。

浙江大學教授、江蘇度微光學科技有限公司匡翠方指出， EUV掩模版缺陷檢測技術主要分為非工作波長檢測和工作波長檢測兩大類。非工作波長檢測可以使用DUV或電子束，而工作波長檢測則使用EUV 13.5nm的光源。使用工作波長檢測的重要性在于，它能夠更準確地模擬實際光刻過程中的情況，因為最終的光刻是使用EUV光刻機完成的。

目前，主流的EUV掩模版缺陷檢測方法有三種，其中Lasertec和Carl Zeiss的方法已經形成了儀器產品。這些方法包括使用雙鏡方式或EUV顯微鏡，通過明暗場切換進行檢測。這些技術能夠實現對20nm以下寬度和2nm以下高度的缺陷的100%檢測效率。

圓桌：教學、科研與半導體產業如何協調發展？

集成電路行業的發展離不開高素質人才的支撐，這些人才需要具備扎實的理論基礎、豐富的實踐經驗以及持續的創新能力。那么國內高校的教學以及科研工作該如何與我國集成電路產業協同發展，進一步提升國際競爭力呢？復旦大學微電子學院院長張衛、浙江大學機械工程學院求是特聘教授李璟、鵬城實驗室研究員/副所長曹子崢、上海微電子裝備（集團）股份有限公司檢測平臺總監周許超、江南大學集成電路學院院長顧曉峰、上海工研院總經理董業民這六位嘉賓在圓桌環節發表了自己的意見與想法。

集成電路專業學生越來越多，既是壓力也是動力

據復旦大學微電子學院院長張衛介紹，復旦大學微電子學院起源于1958年的半導體專業，歷經物理系分離（1982年）成立電子工程系，微電子學系建立（2001年），至2013年正式組建微電子學院。盡管工科不是學校的主攻方向，但微電子學科始終受到重點支持。近年來，學校承擔了多個國家級項目，如集成電路產教融合創新平臺等。

張衛院長指出，在學校的支持下，學院在教育與研究上取得了顯著成果，特別強調學生實踐能力的培養，并得到了多家廠商提供的設備支持。為緩解人才短缺問題，教育部及高校采取措施擴大招生，尤其是研究生層面，并實施“一人一芯”計劃以滿足產業需求。

張衛還提到，隨著社會對集成電路人才的需求增長，更多優秀學子選擇加入微電子學院，這促使學院致力于培養國家所需的領軍人才。

需要給予人才更多的實踐機會

浙江大學機械工程學院求是特聘教授李璟在探討教學、科研和企業工作的異同時表示現代教學已超越了傳統的授課模式，轉而聚焦于培養國家急需的核心創新人才?？蒲蟹矫?，當前的國際局勢要求科研工作服務于國家戰略需求，而非純粹的自由探索，這要求科研活動必須與國家的戰略需求相匹配。而企業不再是簡單的傳統制造業，而是要努力占據國際前沿的高端領域。

在這三個方面，李璟教授認為都需要創新和耐心。這些領域的工作都不是簡單的辦公室工作，而是需要深入實踐，解決復雜問題。同時，他也指出，這些領域都需要時間來培養人才，而這是國家的迫切需求和當前人才培養的痛點。

龐大的單一市場和語言是中國的獨特優勢

鵬城實驗室研究員/副所長曹子崢回顧了他在海外的十幾年經歷。他指出，在埃因霍芬，荷蘭的學術界與工業界之間的聯系非常緊密，這種聯系體現在教授角色的靈活轉換上。如果一個教授有一個好的項目，他可以利用一整套成熟的機制去創業，得到學校和地方政府的大力支持。

學校從政府獲得的資金中，很大一部分用于支持本地經濟的孵化。教授們可以靈活地進入工業界，而工業界的技術專家也可以回流到學術界，這一通道非常暢通。

以埃因霍芬理工大學為例，大約三分之一到一半的教授來自工業界，他們對業界的需求和問題解決路徑有著深刻的理解。荷蘭政府和歐盟為了加強工業界與學術界的聯系，在項目申請、設立和指南定義等方面都做了機制上的安排。

曹子崢認為，盡管中國仍在技術生態位上攀升，但整體方向非常看好。中國是全球唯一一個擁有超過10億單一語言和市場的國家，這可能是人類歷史上最后一次大規模的產業升級機會。未來的問題，十年后回頭看，可能會覺得是自然而然解決的，包括光刻機等技術挑戰。

國內科研機構有大量技術儲備，只是缺乏應用途徑

上海微電子裝備（集團）股份有限公司檢測平臺的負責人周許超透露，公司與高校和研究機構的合作日益增多，特別是在2022年公司被列入特定清單之后。原本不被視為問題的事項，現在都成了挑戰。

周許超表示：“公司在初期做了很多準備工作，包括在全國范圍內尋找可替代資源。過去，企業的標準是快速、低成本地推出產品，沒有太多考慮資源的可持續性和質量。但在出現問題后，公司與全國的科研機構和高校合作，進行了全面的資源排查。最初，對于核心傳感器、控制器件、硬件板卡和深度加工技術，公司持悲觀態度，但調研后發現國內科研機構有大量儲備，只是缺乏將這些技術應用于半導體裝備的途徑。”

周許超認為，企業與高校的合作對于人才培養至關重要。如果僅由企業培養，效率會非常低。更好的方式是在學校階段就開始企業與高校的合作，讓學生在學校就能接觸到產業界的資源和需求，這樣學生畢業后能更快地適應企業環境，縮短培養周期。今年，教育部推出了支持半導體產業發展的專項計劃，允許博士生或研究生在高校和企業聯合培養，這種雙導師制度非常好，雖然還在初期，但已經顯示出了潛力。

江南大學集成電路學院人才培養和科學研究的六個主要方向

江南大學集成電路學院的院長顧曉峰透露，盡管學院是去年開始籌備并于今年上半年正式成立的，但相關專業已有超過20年的歷史。自2002年起，學院便開始招收微電子專業的本科生，2003年開始招收固體電子學的研究生。至今，無錫地區已培養了大約3000名本碩博研究生。目前，學院設有兩個本科專業：微電子科學與工程和電子封裝技術，后者的設立旨在更好地與無錫的封裝產業對接。

學院的教學和科研團隊在六個主要方向上進行人才培養和科學研究：集成電路設計、傳感器與檢測技術、第三代半導體技術（包括氮化鎵器件的加工與設計）、低維材料與光電器件、先進封裝技術和微電子材料。學院與無錫的100多家企業有著多種形式的合作，包括聯合培養學生、技術攻關、共同申請和建設科研或教學平臺等。

顧院長表示，雖然學院在設備開發方面取得了一些進展，但目前的銷售主要是定制化產品，尚未形成產業化。未來，學院將加強設備方面的人才培養和合作，推動虛實結合、軟硬結合、校內外結合，以實現學校的理念，并與企業合作，共同推動中國設備市場的發展。

中國的未來發展將更加依賴于核心技術創新

上海工研院總經理董業民介紹，工研院作為上海市為構建具有全球影響力科技創新中心而設立的一系列功能性平臺之一，自2013年開始建設，至今已形成15個平臺。工研院屬于首批建立的機構，專注于智能傳感器與生物芯片等超摩爾領域的研究。這些領域要求技術、產品設計及工藝緊密結合，對當前大會所討論的許多設備同樣適用，需要開發多種工藝，為此工研院配備了一條8英寸的研發中試線。當初國際環境較為開放，因此工研院購買的大部分設備為進口，其中不乏高端裝備，如ASML的193納米光刻機，這使得工研院能夠實現65納米的特征尺寸，成為其在硅光領域取得顯著成績的關鍵因素。

董業民還提到，中國的未來發展將更加依賴于核心技術創新，強調科技創新與產業創新的深度融合，確?？蒲谐晒軌蝽樌D化為生產力。為了促進這一過程，必須將市場、技術和資本三個關鍵要素有機結合。以深圳為例，該地的新研發機構通過整合清華校友資源，有效地將這三個要素結合起來，促進了科技成果的商業化。

最后，董業民提出建議，鼓勵更多的學生關注并報考中科院，尤其是微系統所，認為這是實現個人職業發展的良好途徑。他強調了產教融合與科教結合的重要性，認為這是中科院的獨特優勢。