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微固学院张波教授:半导体技术研究 我们一直在路上
文:刘超 吕孟山 雷康 图:雷康 来源:原微电子与固体电子学院 时间:2015-05-28 18101

  现代历史上的历次半导体技术革命,中国均是“迟到”的学习者,然而面对Moore定律即将失效和新思维方式带来的冲击,半导体行业即将迎来一次新的革命。微固学院学生记者与张波教授面对面,深入了解他对当前半导体技术发展的认识和思考。

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浅析中外差距

  记者:目前我们知道国内国外在半导体行业上有差距,那么这个差距到底有多大呢?

  张波教授:国家在集成电路发展纲要里面很清晰的写明了国家在2020年集成电路要达到的目标,但这些目标在国外实际已经达到了。比如说中芯国际目前制程还在为28nm量产努力,而台机电已经在生产16nm,并且下一代10nm已经开始建厂。虽然我们国家集成电路发展之路走得越来越快,但实际上由于这个行业发展得太迅速,资金投入太大,所以我们和国际先进水平还是有几代的差距。

  此外,从大半导体行业来看,比如在大硅片上我们还在进行零的突破,光刻机差的不是一代两代的问题,我们的设备虽然有一些已经进入国际大厂,但是整体来讲跟国外还存在较大的差距,所以还是需要国家政策扶持。

  总体来说,我们在设计和封装上相对差距小一些,在国家科技重大专项支持下,国内的封装技术能排进全球前五名。但是在设备、工艺制造和硅材料上面差距较大,作为半导体从业者,我们还有很长的路要走。

质疑和发展

  记者:在“十二五”规划中,国家明确将半导体行业列为战略性产业,并投入了大量资金。但是网上有人对此持质疑态度,他们认为在高科技行业,资金并不能解决一切问题,正如前几年国家对光伏产业大力扶持却并没有达到预期目标一样,对此您怎么看呢?

  张波教授:国家以前对光伏行业和房地产的扶持与经济规律有些违背,但是对半导体行业而言,忧虑是正常的,但是扶持是必须的。

  第一,对中国这样的制造大国而言,半导体元器件是最基础的。但产品体系中最核心的部分并没有掌握在我们自己手里,我们只是对外加工。如果这一块我们没有发展起来,那么对中国以后的发展是极其不稳定的;

  第二,就目前而言,光伏产品从国内需求看是供大于求,产能过剩,产品主要是用于出口。但中国在半导体上却有很大的需求,而且我们自己的半导体产业还不足以来维持内需,80%的半导体还是要靠国外进口。对半导体行业来讲,我们自己首先要把握内需,大力发展半导体,这对我们国家来讲,不论是国防还是经济都是很必要的。

  第三,任何投资都是有风险的,所以这样的担忧还是有道理的。半导体行业是全球高度竞争的产业,而且国内还存在着市场技术的问题,核心技术有没有、产品在市场上有无竞争力制约着国内半导体行业的发展。但是半导体是一个国家整体实力的体现,作为国内的半导体从业者,我们一定要明白,国家投资是正确的,但同时我们要有一定的理性,不要头脑发热。

  记者:相对于半导体产业的巨大的投资来说,国家投资的资金其实是很小的一部分,不足以支撑整个产业链的发展,是否可以将资金集中在功率半导体这个点上进行突破,再以点带面的推动整个行业的发展呢?

  张波教授:这个没办法带动,功率半导体在半导体市场的份额只有百分之十几左右。整个半导体是一个大的行业,在CPU、DSP上需要做,在存储器上也要布局,同时也希望在MEMS、传感器、模拟电路和功率半导体这些方面都有所突破。功率半导体刚好与节能减排相契合,是轨道交通、智能电网和家电这些行业的急需产品,所以迎来了发展良机。我们希望从整个行业的角度推进行业发展,但是要靠功率半导体来带动整个行业的发展,这个不太现实,虽然我们是从事这个行业的,但是我们一定要保持理性。

  记者:随着GaN和SiC等新材料的突破,传统硅基材料与宽禁带半导体材料的发展该如何权衡呢?

  张波教授:国内新材料行业发展非常之快,我们在宽禁带领域和国际上的差距比硅要小很多,因为大家都处在起跑线上,还未进入大规模生产。在中国做出样品是很容易的,但是在产业化上我们还需要努力。现在,国家和企业都认识到了宽禁带半导体的重要性,所以这一块上我们和国外的差距是最小的,甚至我们在某些方面已经达到了国际水平,所以很有发展前途。

  但是无论国内国外,硅基半导体仍是主流,并且在相当长的一段时间内也会占据市场的主要份额。国际上预测到2020年,宽禁带功率半导体最多能占到功率半导体市场份额的5%。虽然现在宽禁带半导体增长速度非常之快,但是才刚刚起步,需要走的路还很长。这个时候研究人员大部分在高校和企业的研发单位,因此功率半导体的文章和热点报道大都集中在宽禁带半导体器件。

  虽然现在研究的热点是宽禁带半导体,但是不要忘了我们国家在硅基半导体上和国际差别还很大,在硅上面还有很多东西需要我们去做。半导体从业者不能太浮躁,只考率到半导体行业的上升率,一味地追求热点。

  我们实验室的战略是:把握行业机遇,将“大部队”集中在硅器件研发,做好产学研合作,推进国内功率半导体行业发展;同时我们要紧跟国际前沿,结合自身特点,在宽禁带功率半导体领域做出特色。

人才战略

  记者:微固学院功率集成技术实验室在功率半导体领域的地位如何?实验室又有哪些人才培养和储备战略呢?

  张波教授:电子科技大学现在是公认的在全球培养功率半导体人才最多的高校,并且学术水平和产品研发水平已经得到业界认可。功率半导体特别是以IGBT、功率MOS为代表的硅基功率半导体已是高度成熟,并且实现了产业化,但是这个方向现在主要是由一些国外的大公司在推动,国外高校在人才培养上主要是以宽禁带等新的热点来进行培养。但是在国内,硅基功率半导体器件还主要由国外产品占据市场,对国内企业和高校均有很大机遇。结合我们几十年的研发基础,因此我们在硅基功率半导体人才培养上有得天独厚的优势。

  我今年春节到美国几个高校访问,国外有博士生就问我,张教授你为什么还能拿到硅的Founding,国外政府已经很少有硅器件的Founding了,因为国外硅基半导体大部分都是企业在研发。但是对国内而言,无论是政府还是企业,都对硅功率半导体的研发有着迫切的需要,刚好我们电子科大在这块有着深厚的积累。一方面我们大力培养人才,另一方面我们做一些产学研的合作,在产学研合作中间把人才培养得更好,这些方面的优势是国外现在没有的,每年我们团队都会向社会输送几十名功率半导体行业的高质量人才。

  记者:学校现在正在进行本科人才培养方案改革,与此同时学校也在大力引进人才,在您看来,人才培养和人才引进哪个更重要一些呢?

  张波教授:人才培养是最重要的,人才的引进是为了更好得培养人才。高校的本质就是为了培养人才,搞科研的最终目的也是为了人才培养。老师不搞科研你怎么能指导学生科研,老师的学术水平不行,怎么培养学生?高水平的学校不是高职,研究型高校是要培养高水平的人才,那老师必须得是精英中的精英。人才培养是根本,我们学校引进人才是为了提升学校的国际化,提升师资力量水平,最终也是为了培养高水平人才。当然我们也不能只提引进人才,对一个学校最重要的是一个内培外引的结合,效果最为重要。

软硬相逢智者胜

  记者:当下互联网的发展深刻影响了人们的生活,而半导体行业也发展得越来越迅猛,那么二者之间能碰撞出什么样的火花呢?

  张波教授:互联网的基础是半导体器件,没有硬件哪来的软件,哪来的网速,哪有那么快的运算速度,哪有那么快发展的移动平台。只是现在互联网行业的迅速发展,让我们做硬件的人深刻体会到要时刻跟着市场走,做出更好的硬件。

  互联网的迅速发展是对传统硬件思维的冲击,硬件从业者应该要有思维的转变。互联网是离不开硬件的,但硬件强大以后,硬件在系统中间的作用就变弱了,这时候一定要有互联网的思维。因为硬件已经很强大了,但是用户体验的是软件,其产品的升值部分被互联网所占据。硬件部分是基础,但是赚的却是辛苦钱。

  这个时候你应该立足于自身的长项,有些做硬件的企业就从硬件往系统走,针对特殊的应用,软硬结合起来,总的来说需要转换思维,不能像以前一样做硬件的只是着眼于硬件这一块。

  华为以前只做交换机、做基站,但是现在进军移动终端市场,这实际上是将产业链拉长拉深,但前提是你一定要有特色。现在做系统的在往芯片走,做芯片的或者有特色,或者就要将产业链拉深拉长。发展才是硬道理,在发展中应对市场的变化,解决自身的问题。

寄语新人

  记者:访谈最后,谈一谈您对本科生和研究生的期望吧。

  张波教授:打好基础,持续努力,追求卓越,勇创先锋!


笔者后记:

  在简短的采访中,张波教授字里行间都透露他对中国半导体事业的信心和壮大半导体行业的决心,三尺讲台的背后是他对中国半导体的寄托与希望。

  追赶的路上没有戈多,我们已经在路上,但不会永远只是追赶。中国“芯”的壮志在强敌环伺的路上会异化或消逝么?极目远眺,不知路的尽头是鲜花亦或悬崖。诸君为之奋斗吧,做一个麦田的守望者!

QQ图片20150527094502.png人物简介:

  张波教授,电子科技大学集成电路研究中心主任、微电子与固体电子学院副院长,国家科技重大专项专家,国家有突出贡献中青年专家,IEEE电子器件协会(EDS)功率器件技术委员会委员。

  他长期致力于功率半导体技术研究,在功率半导体领域发表SCI收录论文100余篇、EI收录论文300余篇,论文H指数24,i10指数86,获中美发明专利授权80余项,牵头获得2010年国家科技进步二等奖等省部级以上科研奖励11项。领导的功率集成技术实验室已培养出博士30余名、硕士400余名,为境内外企业开发了百余种(款)功率半导体领域新工艺和新产品,实现销售数亿只。

  张波教授是国内首个国际功率半导体器件与功率集成电路学术会议(ISPSD)技术委员会(TPC)成员。目前带领电子科技大学功率集成技术实验室(PITEL)主攻功率半导体技术研究,是国际上该领域最大的学术研究团队。电子科技大学功率集成技术实验室(PITEL)是“电子薄膜与集成器件国家重点实验室”的重要组成部分。实验室专注于功率半导体技术研究,开展了功率半导体分立器件(包括高性能功率二极管、双极型功率晶体管、功率MOSFET、IGBT到大功率RF LDMOS等,涉及硅基功率器件、SiC功率器件和硅基GaN功率器件)、可集成功率半导体器件新结构(包括硅基、SOI基和GaN基)、高低压工艺集成、电源管理集成电路、功率集成电路以及面向系统芯片的复杂负载下高效功率转换研发工作。


编辑:长霞  / 审核:林坤  / 发布:林坤

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