“中国芯”光谷造,访国家存储器基地!

中国光谷人才特区2019-02-10 14:41:05


这是最接近世界一流的汉产芯片

完全靠自己铸就的国之重器


5月14日,工人正在国家存储器基地办公区域安装线缆


5月14日,国家存储器基地(一期)1号厂房,工人正有条不紊地搬入芯片生产机台,安装调试,近3000台设备将组成智能化芯片生产工厂。


此前,中国第一代自主可控32层三维闪存芯片产品,已于2017年10月下线并提交客户试用,产品研发从验证试制转向规模量产。


建设我国首个国家存储器基地,量产我国首批自主三维闪存芯片,实现“零”的突破——这个从2016年春就在武汉光谷激荡的梦想,实现在即。


一块12英寸的硅芯片晶圆,可以切割成811个小方块,每个小方块就是一枚三维闪存芯片。晶圆越大,一块圆片上可生产的芯片单元就越多,但对材料技术和生产工艺的要求更高。


国家存储器基地长江存储生产的3D NAND Flash晶圆


每个指甲盖大小的芯片,形象点说,相当于一栋32层的楼房里面建了640亿个存储房间,每个房间住着一个0或1。长江存储董事长赵伟国曾这样介绍这国内首颗自主研发的32层三维闪存芯片。


这颗芯片,耗资10亿美元,由1000人团队历时两年自主研发,是国内主流芯片中研发制造水平最接近世界一流的芯片,实现了国内高端存储芯片“零”的突破,今年4月9日获得中国电子信息博览会(CITE2018)金奖。


芯片制造被誉为“工业皇冠上的明珠”,“5毫米见方的硅片上,电路只有头发的几百分之一粗细,肉眼无法看到,每个存储器加工过程有66步工艺,一步都不能做错而且芯片加工设备昂贵,流片出错的成本极高,一不小心损失可达上千万元。”华中科技大学光电学院副院长缪向水说,我国芯片技术落后于世界,追赶上去需要一定时间。


总书记指出

习近平总书记视察湖北武汉时指出,“核心技术靠化缘是要不来的,也是买不来的。科技攻关要摒弃幻想,靠自己。”


长江存储公司党委副书记、副董事长杨道虹说,国际技术壁垒,更加激发我们自强的心态与能力,要通过自力更生掌握核心技术。


今年,32层三维闪存芯片将在国家存储器基地量产,但这仅仅是迈出了第一步。64层三维闪存芯片研发也在紧锣密鼓地进行,计划2019 年实现量产。长江存储的目标,是2023年实现30万片/月产能,年产值1000亿元,预计满足国内闪存需求量50%。


“板凳要坐十年冷。”赵伟国说,未来的道路还很艰难漫长,要坚定信心、保持定力,“我们希望5年站稳脚跟,但真正成功需要10年”。


全球单座

洁净面积最大3D闪存芯片生产厂房

芯片生产区域洁净度超过器官移植手术室


走进芯片生产车间换装区,刚到门口,就明显感到有一股风迎面吹来。原来,这是洁净室内的排气系统利用风压,把风往外吹,这样就能把灰尘隔绝在外面。


芯片就是在这样的无尘空间里生产出来的。车间的换装区洁净程度等级为Class10000,也就是说,每立方英尺内大于等于0.5um(微米)的灰尘颗粒不能超过10000颗。里面的生产区洁净度是Class100,与进行器官移植手术的最洁净的手术室相当。在芯片原材料——晶圆所暴露的直接生产区,洁净度是Class1,比手术室还洁净一百倍。


2018年5月14日,国家存储器基地长江存储展示其生产的中国首颗自主研发32层三维闪存芯片


这是全球单座洁净面积最大的3D闪存芯片生产厂房。“洁净室是按照全球最高标准建设的,只有这样的洁净室才能生产出我们需要的高质量芯片。”长江存储厂务部负责人张朝万说。


芯片生产区域装配有空气循环系统,天花板上布满细密的小网格,这些是空气过滤器,地面则是高架地板,气流从上到下流动,灰尘被带入地板下,空气经过滤处理后再循环至天花板。


中央一套直播国家存储器基地

我国自主研发的第一批32层三维闪存芯片,今年内就要在这里量产。这个芯片耗资10亿美元,由1000人的团队用了两年时间研发出来,拥有完全自主知识产权。目前,64层的三维闪存芯片也正在紧锣密鼓地研发当中,有希望明年量产。这标志着中国企业在填补存储芯片领域空白迈出了重要一步,进一步拉近了我国在高端芯片领域与少数先进国家的距离。


芯片很小,生产工序却有上千道,车间的光刻区承担着大部分的制造工艺。光刻区俗称黄光区,之所以用黄光,是因为光刻胶对其他光的波长比较敏感,黄光照明避免了光辐照后可能产生的光刻胶变性,就像传统的照相技术,胶片要在暗室才能洗出来。


未来,车间天花板还将安装自动化物料系统,也称天车系统。这个系统可以说是无尘室最大的机台,每个工作区域都有一个或多个仓储中心。只要将半成品放入仓储中心,系统就可通过半成品携带的射频身份识别芯片,自动读取该半成品的下一个工作站点,并将其送入下一个对应的仓储中心。整个过程无需人员介入,可全自动完成。


三维芯片存储技术近年才突破

武汉抓住了弯道超车的机遇


总书记嘱托

“装备制造业的芯片,相当于人的心脏。心脏不强,体量再大也不算强。要加快在芯片技术上实现重大突破,勇攀世界半导体存储科技高峰。”


4月26日,习近平总书记视察湖北武汉时,对正为国家存储器基地建设奋斗的长江存储技术的骨干们,留下殷殷嘱托。


他关心的芯片,是信息化时代的粮食,是物联网、大数据、云计算等新一代信息产业的基石,关乎信息安全、产业安全与国家安全。其中,存储芯片应用最广、市场最大。2017年,我国集成电路进口额约2600亿美元,四分之一是存储器,我国95%的存储器芯片依靠进口。


“存储器是战略性产品,全球需求量巨大,且三维存储技术于近年才取得突破,我国有赶超的机会。”核高基国家科技重大专项技术总师、清华大学微电子所所长魏少军对表示,国家存储器基地落地武汉,在三维闪存领域追赶国外巨头,不仅将缓解我国存储芯片供给不足的矛盾,更将为全国集成电路产业发展形成支点。


国家存储器基地项目启动


2006年,湖北省、武汉市、东湖高新区投资建立武汉新芯,107亿元的投资,占当年省内国有经济投资总额的近十分之一。之后,这个项目坚持了10年,殊为不易,但湖北、武汉始终不放弃。


2014年,国家颁布实施《国家集成电路产业发展推进纲要(2015-2025)》,并成立国家集成电路产业领导小组和国家集成电路产业投资基金(简称大基金),布局存储器产业基地的战略清晰。


正是十年坚持,湖北为国家保留了自主知识产权发展存储器产业“火种”,遇上了国家发展集成电路的战略春风。


国内外芯片强棒集聚光谷

万亿产业集群正在崛起


作为当今世界最高水平微细加工技术,集成电路制造是全球高科技国力竞争的战略制高点。围绕一枚小小的芯片,设备材料、设计、制造和封测是产业链的四大环节。


东湖高新区

“为形成集成电路产业完整产业链,东湖高新区专门成立半导体产业发展办公室,专项推进国家存储器基地建设。”东湖高新区投资促进局局长、半导体产业发展办公室主任朱晓寒说,目前,光谷已集聚集成电路产业上下游企业120家,培育了长江存储、武汉新芯、武汉光迅、武汉飞思灵、武汉高德红外等一批具有较强竞争力的企业,引进了海思光电子、联发科、新思科技等一批国际一流芯片设计企业,专业从业人员8000余人,产业链不断完善,产业发展生态正在加快形成。到2020年,东湖高新区力争集聚相关企业300家,实现集成电路企业总产值1800亿元。


东湖高新区仍在强化招商,在每一个细分产业链划定目标企业,进行重点招商和企业培育;基于不同行业的芯片,比如存储芯片、汽车电子芯片、传感器芯片等,进行科学论证和划分,按图索骥招商。5月下旬,该区主要领导将带队赴上海举行中国光谷集成电路专场招商推介。


以长江存储项目为核心,规划4000亩集成电路产业园。除参与国家集成电路大基金一期募资外,省、市、区还将积极参与大基金二期的募资,确保国家存储基地重大项目建设如期推进,吸引更多相关产业链项目。


国家存储器基地项目(一期)一号芯片生产厂房蓝图


东湖高新区推动企业和科研单位强强联合、协同攻关,武汉国际微电子学院、长江芯片研究院、国家先进存储产业创新中心、存储芯片联盟、国家IP交易中心等在加紧组建,努力打造世界级的集成电路产业创新中心。


“聚天下英才而用之”“人才是第一资源”,武汉鼓励外地创新人才通过各种方式为集成电路产业服务,支持华中科技大学筹建国家示范性微电子学院,规划占地1000亩的集成电路国际人才社区、国际学校、国际医院等配套设施,构建市外人才储备库,建设人才高地。


紧跟科技前沿、对标世界一流,在光谷,一个“芯片—新型显示—智能终端—数字网络经济”的万亿产业集群正在崛起。


“钢的城”加速迈向“硅的城”

“集成电路产业还将成长100年”


武汉四大新国家基地,国家存储器基地最先启动,从一张白纸落墨,无先例可循。


“2014年底酝酿,2015年对接部委、大基金,向国务院提交方案,2016年2月底获批。”相关人士说,当年全国范围内,符合大基金投资存储器产业基地的省份并不多,但竞争仍然激烈。湖北争取极为积极,省市区三级政府均成立专班,每日跟进项目进度,最终拔得头筹。


国家存储器基地项目现场航拍


2016年3月28日,投资240亿美元的国家存储器基地项目正式启动,武汉这座“钢的城”,加速迈向“硅的城”。4个月后,长江存储作为项目实施主体组建,武汉新芯成为其全资子公司。当年12月,国家存储器基地就在光谷开建。


国家存储器基地,用80天完成了项目拆迁、输油输气管线迁改和大部分厂区的场地平整工作,正式开工建设后,9个月就实现项目(一期)一号生产及动力厂房提前封顶。基地建设同时,追赶世界先进水平的32层三维闪存芯片也在抓紧研发。


2017年6月5日,长江存储全资子公司武汉新芯工作人员正在操作生产线上的设备


国之重器,握于己手,是和时间、规律、对手、波谲云诡的竞争形势比拼的长途冲刺赛跑,国家存储器基地建设,注定是一场时不我待、分秒必争的长征。


战略判断

“集成电路产业还将成长100年,必须坚持这一战略判断。”国家863计划超大规模集成电路设计专项专家、清华大学微电子所所长魏少军说,摩尔定律节奏放缓,晶体管小型化日趋接近物理、功耗、工艺和投入的极限,但技术进步仍然快速。


这场比拼中,全球制造资源其实越来越少,人才争夺日益激烈,集成电路产业越来越成为巨头的游戏,一旦掉队,可能意味着永远出局。



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来源:长江日报


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