#暑期产业实践# 我芯永恒——中国半导体行业初探

发布时间2016-08-01文章来源教学事务处/信息学院作者责任编辑

“微电子器件与集成电路”产业实践

指导老师：寇煦丰

供稿人：黄政嘉高鸿翔李家明焦东

科技之芯 · 背景介绍

是什么集合了人类两千年自然科学的智慧？是什么成为连接电气化与信息化时代的桥梁？是什么作为国家信息安全基础中的基础？是什么让美国对我们实施高度技术封锁?是什么被政府视为当务之急，斥巨资大力发展？难以想象，这一系列沉重问题的答案却只有不到一个指甲盖大小——芯片。

目前，中国芯片市场发展迅速，已经占到了全球市场的42%，然而我国大陆的芯片制造行业尚处落后地位。一方面是制程工艺落后两个节点；另一方面是产能不足，中国80%的芯片需求还依赖进口。可以说，我国电子信息行业的命脉还没能完全掌握在自己手里。我们小队的课题就是了解中国芯片设计和制造行业的现状，分析中外芯片制造的差距，尝试着为‘中国芯’实现超越提出解决方案。

芯硎初试 · 预调研

我们小队先分成了三个小组，分别对一家中国芯片设计企业（兆芯）、一家中国芯片制造企业（中芯国际）和一家国际芯片设计企业（AMD）进行了预调研。

在小队交流会上，各个小组利用在学校学到的各方面知识，大展所长。AMD组的同学甚至拿出了公司历年的财务数据，并对AMD历史上三次重大交易做了细致分析。中芯组的同学则结合物理知识，讲解了芯片最基本的元素CMOS的工作原理。负责指导我们的寇煦丰助理教授看了我们的展示都觉得很激动，当即决定组会结束后请我们所有同学去便利店吃夜宵作为奖励。

同学们不仅在互相学习，寇老师的指导也尤为关键。寇老师幽默细胞极其发达，组会上妙语连珠，例如“热爱什么就要为它额外付出，追妹子能不比别人多付出一些吗?”“苟利国家生死以，岂因祸福避趋之!”他还鼓励我们大胆想象，两个芯片设计企业要以超越因特尔（全球第一）为目标，芯片制造企业则以超越台积电（全球第一）为目标，进行背景研究并为企业制定战略计划。只一次组会，大家都已经成为寇老师的铁杆粉丝。三个小时多的组会，大家愈开愈起劲。寇老师的个人魅力加上我们被点燃的斗志，让大家对这次产业实践充满期待。

亿兆一心 · 兆芯公司调研

兆芯集成电路有限公司成立于2013年4月，是一家兼具CPU、GPU和芯片组设计能力的公司，其自主研发的CPU能力已经能达到因特尔的80%。是全球屈指可数的几家能设计x86架构芯片的企业之一，代表了中国芯片设计的最高水平。

7月26日，我们小队到兆芯进行了为期一天的调研。我们了解了兆芯的发展历程，也与公司分享了我们自己对兆芯的预调研报告。先占领专微市场，满足政府部门设备的芯片需求，避免与因特尔正面竞争；一步一脚印，踏实地做好积累，厚积薄发，最后实现超越，兆芯市场部总监如是介绍兆芯的战略规划。从中我们看到了民族企业的梦想，但更可贵的是能认清现实。中国芯还有很长的路要走，在技术封锁的环境下，发展路上一定会有会许多坎坷，赶超绝非一朝一夕之功。

在与兆芯各个部门交流的过程中，我们特别感谢工程师们的热情解答和寇老师的耐心讲解。因为大家还没有上相关的专业课程，所以对技术问题理解起来并不轻松，但是兆芯工程师们的热情超越了我们的想象。记得有同学问到了虚拟现实（VR）的问题，在座的工程师纷纷分享了他们的知识：“硬件的挑战是要又小又强”，“软件上有许多补偿算法，比如时空扭曲”……为了给我们一个全面的回答，每工程师都根据自己的专业方向给我们讲解了他们的看法，互补所短，气氛热闹的甚至还有点抢答的感觉呢！

一天下来，兆芯的工作氛围给我们留下了深刻的印象。原本以为芯片设计企业压力很大，同事之间竞争激烈，然而在兆芯看到许多充满活力的年轻面孔后，我们的观念被颠覆了。就在办公楼内，设有瑜伽垫、乒乓球桌、跑步机等文娱体育设施。我们参观时还有两个员工在玩桌上足球，很好奇他们被领导发现会不会挨批评？在与工程师们的交流当中，我们观察到兆芯的工程师们都彼此十分熟悉，他们的交流完全是合作与互助性质，大家脸上都挂着微笑。这是我们来到兆芯实地考察的重要收获之一，虽然看上去没有那么高大上，但是它展现了在芯片行业工作快乐的一面，坚定了不少同学在这样一个集成电路企业里实现理想的决心。如果不来兆芯实地参观，我们永远无法真正了解这里的工作氛围。

中流击楫 · 中芯国际公司调研

中芯国际集成电路制造有限公司是世界领先的积体电路晶圆代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的积体电路晶圆代工企业，能够向全球客户提供0.35微米到28纳米晶圆代工与技术服务。

7月27日下午，我们小队来到了中芯国际公司总部。初到公司，便有热情的工作人员带领我们来到大厅，展示墙上那密密麻麻的文件吸引了我们的注意。在工作人员的介绍下，我们了解到这是中芯国际所拥有的部分专利文件。作为国内集成电路行业的领军企业，中芯国际拥有超过12000件专利。为什么中芯国际如此重视专利？专利对于一家科技型企业究竟有多大的重要性？这些疑问埋在了我们的心里。

在展厅里，我们见到了一片片的成品晶圆。从工作人员口中我们了解到，将硅片做大可以有效降低加工成本，但是由于技术和设备等原因，我国目前无法自主生产大尺寸硅片，因此公司多数大尺寸高纯度的硅片都是从日本进口的。事实上，不仅中芯存在这样的情况，我校实验室也同样如此。据工作人员透露，中芯国际已斥资一亿美元向荷兰购入目前世界技术最先进的光刻机。虽然如此，由于《瓦森纳协定》等对华设备管制的条约的限制，许多顶尖设备无法购进。此时，我们深切地感受到，专利对于一个靠技术吃饭的公司来说是多么的重要。专利并不仅仅意味着能够借此获取财富，更意味着从技术上领先了一步。一步领先，便能步步领先！

随后，工作人员向我们耐心地讲解了芯片加工的详细流程。她将每个加工步骤生动地比喻成乐高积木，而加工过程则是将这些形状各异的乐高积木通过特定的排列组合，一层一层往上搭，这个比喻有趣而又易于理解。她还让我们亲自动脑“搭积木”，正当我们还在为顺利答出第一个问题而沾沾自喜时，她又向我们展示了实际应用中最简单的CMOS的制造流程。即使是这样一个简单的元器件，其工艺的复杂程度依然让我们感到震撼，明白了真正要把积木搭高搭好，并非一朝一夕便能做到。

在座谈会上，专家们一一回答了我们在技术和公司未来等方面的问题。市场部经理向我们分析道，虽然目前在世界范围内仍然有台积电（TSMC）、Global Foundries、联华电子（UMC）三家代工企业领先于中芯国际，但是中芯有信心也有能力在2020年跻身世界前三。之后，一位来自台湾的前辈与我们分享了他的人生经验以及在中芯发展过程中所经历的种种困难和机遇。在十几年前晶圆代工的龙头企业台积电发展的初始阶段，台湾拥有的大量技术型人才起到了至关重要的作用，而目前大陆正处于类似的阶段，这也是公司对我们的产业实践如此重视的原因之一。

经过一天的实践，同学们不仅对芯片制造的过程和前沿趋势有了较为深入的了解，同时也感受到了肩上沉甸甸的责任和使命。

和AMD谈芯 · AMD公司调研

AMD公司，全称为Advanced Micro Devices，专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器、闪存和低功率处理器，CPU市场占有率仅次于Intel，在GPU领域处于行业最前沿，是世界上唯一一家兼备高端CPU和GPU的公司。

7月29日下午，上海高温未退，我们热情依旧，在寇老师的带领下，来到AMD上海研发中心调研。公司负责人热情接待了我们，首先进行了一场交流会。AMD负责人向我们介绍了公司发展史、理念和未来愿景。AMD成立于1969年，比Intel公司晚一年，似乎也为两家巨头“相爱相杀”的历史埋下了伏笔。公司拥有数个“第一”，比如第一个将CPU主频突破1GHz、第一个开发出64位芯片、第一个开发多核心处理器等。他提到，公司在VR行业核心市场占有率高达83%，世界三大游戏主机都选择了AMD的产品。虽然我们在预调研时对公司已经有了一定了解，也依旧为其强大的实力和底蕴惊叹。令人感动的是，为了满足我们向软硬件平台工程师请教学习的需求，公司方面负责接待的工程师涵盖了整个研发流程的多个重要环节，技术大牛们耐心解答我们提出的各种问题，并举一些精确而简单的例子来帮助理解。

随后，我们进入研发中心配备的VR实验室参观，工作人员让每位同学依次亲身体验了这种前沿技术的魅力。大家在体验了之后都表示十分新奇有趣，并且沉浸式的感受很强烈。我们知道，用户越来越希望能够借助手势、眼睛、身体，用自然表达的方式和机器交互，并且游戏机——索尼PS4和微软Xbox One——用的都是AMD下一代的产品，从这可以看出公司的超前市场意识。

在调研过程中，我们感受到AMD员工具有的三大特质：对于事业的热情、面对困难的坚持不懈以及活泼快乐的心态。公司负责人说，年轻人的开放思维、年轻心态是集成电路行业一直需要的，并且在交流会上多次表示，欢迎上科大学生将来加入AMD。加油吧，少年！

芯连心 · 产业实践心得与小结

本次产业实践的三次参观调研完成后，我们对于我国和世界芯片设计和制造产业的现状都有了鲜活的了解，也看到了中国与世界顶级水平之间仍存在的差距。我们深切地感受到，中国芯片公司的员工除了有对行业的热情，还有对国家的高度使命感。三家公司的技术工程师们都向我们表示，这个行业需要年轻人新鲜血液的加入。本次调研在我们心中种下了一颗种子，促使大家更加认真地学好基础知识，继续深入了解相关产业，立志未来在产业界/学术界去实现“报国裕民”的人生理想。