发展第三代半导体，欧洲半导体行业协会主席、意法半导体总裁有话要说

电动 汽车 成为碳化硅技术创新重要平台

在未来十年， 汽车 产业将逐渐完成从内燃机向电动化的转变，新能源 汽车 市场将取得高速发展。这极大推动了SiC等市场的发展与技术创新。在谈到技术创新趋势时，Jean-Marc Chery表示，从最终应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延层和原材料等多个层面，第三代半导体都有着大量的创新发展空间。

“我们一方面在模块层面进行技术改进，电动 汽车 特别是与SiC相关的车用场景对改进逆变器、车载充电机和DC/DC变换器性能的要求十分强烈。另一方面，在制造工艺层面，我们量产的第三代SiC采用平面制造技术，已累计生产了成千数万片片晶圆，积累了大量的研制经验。我们的用户都能受益于这种可靠且高性能的第三代技术。同时我们也在开发第四代制造技术，并计划不断提高MOSFET的高应力和电气性能。”Jean-Marc Chery表示。

“原材料和外延层方面也是实现碳化硅技术发展的重要环节。意法半导体两年前收购了 Norstel公司，填补了6 英寸晶圆的制造技术。试验结果证明，我们的产品技术性能高于竞争对手。最近，我们还交付了首个8英寸碳化硅晶圆，并计划在8英寸碳化硅晶圆上率先制造测试二极管，进行MOSFET流片和测试。” Jean-Marc Chery说。

电动 汽车 的应用与发展已成为碳化硅等第三代半导体技术创新的重要平台。Jean-Marc Chery表示，从应用模块、芯片制造工艺，到晶圆外延和材料，ST将成为为数不多的供应链完全垂直整合的半导体公司之一。这种全垂直整合的发展模式对供应链的掌控与在市场中的竞争都是一个重要的优势。

特斯拉Model 3是第一个采用碳化硅功率器件的电动车车型，据悉采用的就是来自意法半导体的650V SiC MOSFET器件。相比Model s/x上采用的IGBT，SiC MOSFET能带来5% 8%的逆变器效率提升，对电动车的续航能力有着显著提升。

半导体技术朝多元化演进

第二部分是存储器，包括NAND闪存和DRAM内存。它们在存储容量和能耗方面也遵循上述原则，产品变得越来越节能，性能越来越好。

第三类是多元化半导体世界。在这个世界，并不追求极致的先进工艺，但却需要特色的工艺技术。首先是成熟的 0.5 微米到110 纳米的8英寸晶片制造技术，其次是成熟的19纳米到28纳米的12英寸晶片制程。我们将28 纳米视为晶体管栅极的创新技术，用于制造成熟的12英寸晶片。当然，这个多元化产品的半导体世界很快就会开始用16 纳米 FinFET技术设计制造嵌入式处理解决方案和电源管理解决方案，以满足 汽车 和某些特定工业应用需求。另外,还有一条技术路线是10/12纳米的FD-SOI技术。

“在这个多元化的世界里，技术节点分布的非常广泛，从0.5微米到110纳米的8英寸，再从19纳米到28纳米成熟的12英寸，然后再到FinFET双重图形和三重图形工艺。这就是我所看到的现状和趋势。”Jean-Marc Chery表示。

意法半导体将专注三大趋势：智能出行、电力和能源、物联网和5G。2020年以来，这三大趋势加速发展，并推动市场对半导体产品的需求。随着混合动力和插电式电动 汽车 及其支持基础设施的互联、数字服务和应用的普及，未来将会从传统 汽车 转向更智能的移动解决方案。意法半导体可以提供广泛的产品组合，如基于碳化硅技术的功率器件和用于电动 汽车 的电池管理解决方案，以及多核微控制器等。在电力和能源方面，随着人们越来越依赖互联网和云服务，数据中心容量不断扩大，进一步增加了对能源需求，需要大幅提高基础设施的运营效率，升级配电网络，布署智能电网。在物联网和5G方面，意法半导体希望支持智能、互联的物联网设备发展，为设备制造商提供产品和相关开发生态系统。

承诺2027年日常运营100%使用可再生能源

绿色发展越来越受到全球各国重视。在今年全国两会期间，碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。意法半导体对绿色理念也十分重视，在采访中Jean-Marc Chery宣布，意法半导体将于2027年实现碳中和目标，承诺到2027年，日常运营中100%使用可再生能源。

“凭借我们的处理器解决方案、电力电子解决方案和模拟器件解决方案，意法半导体将成为减少排放和建设美好地球的重要推动者。” Jean-Marc Chery说。为了达到这个目标，意法半导体将升级改造Crolles和Agrate工厂的PFC处理设备，让这两处工厂的PFC 排放为零，同时优化电力和能源消耗。在制定严格的降低电力和能源消耗计划同时，意法半导体承诺100%使用可再生能源。意法半导体还尽力降低货物运输和员工出行产生的排放，尽量采用线上的方式开展业务，和客户交流。

Jean-Marc Chery强调，半导体技术有助于实现更低的功耗和更少温室气体包括二氧化碳的排放。半导体不会引起这些问题，而是解决这些问题。如果世界想要大幅节能减排，并增加设备数量和服务，满足 社会 需求，那么半导体行业是解决方案。

半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光电方面。

绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路（IC），举凡计算机、手机、各种电器与信息产品中，一定有 IC 存在，它们被用来发挥各式各样的控制功能，有如人体中的大脑与神经。

如果把计算机打开，除了一些线路外，还会看到好几个线路板，每个板子上都有一些大小与形状不同的黑色小方块，周围是金属接脚，这就是封装好的 IC。如果把包覆的黑色封装除去，可以看到里面有个灰色的小薄片，这就是 IC。

如果再放大来看，这些 IC 里面布满了密密麻麻的小组件，彼此由金属导线连接起来。除了少数是电容或电阻等被动组件外，大都是晶体管，这些晶体管由硅或其氧化物、氮化物与其它相关材料所组成。整颗 IC 的功能决定于这些晶体管的特性与彼此间连结的方式。

半导体技术的演进，除了改善性能如速度、能量的消耗与可靠性外，另一重点就是降低制作成本。降低成本的方式，除了改良制作方法，包括制作流程与采用的设备外，如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的 IC，成本也会下降。所以半导体技术的一个非常重要的发展趋势，就是把晶体管微小化。当然组件的微小化会伴随着性能的改变，但很幸运的，这种演进会使 IC 大部分的特性变好，只有少数变差，而这些就需要利用其它技术来弥补了。

半导体制程有点像是盖房子，分成很多层，由下而上逐层依蓝图布局迭积而成，每一层各有不同的材料与功能。随

着功能的复杂，不只结构变得更繁复，技术要求也越来越高。与建筑物最不一样的地方，除了尺寸外，就是建筑物是一栋一栋地盖，半导体技术则是在同一片芯片或同一批生产过程中，同时制作数百万个到数亿个组件，而且要求一模一样。因此大量生产可说是半导体工业的最大特色 。

把组件做得越小，芯片上能制造出来的 IC 数也就越多。尽管每片芯片的制作成本会因技术复杂度增加而上升，但是每颗 IC 的成本却会下降。所以价格不但不会因性能变好或功能变强而上涨，反而是越来越便宜。正因如此，综观其它科技的发展，从来没有哪一种产业能够像半导体这样，持续维持三十多年的快速发展。

半导体制程是一项复杂的制作流程，先进的 IC 所需要的制作程序达一千个以上的步骤。这些步骤先依不同的功能组合成小的单元，称为单元制程，如蚀刻、微影与薄膜制程；几个单元制程组成具有特定功能的模块制程，如隔绝制程模块、接触窗制程模块或平坦化制程模块等；最后再组合这些模块制程成为某种特定 IC 的整合制程

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自1956年提出向“科学进军”，中国也要研究半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一以来，中国半导体产业已经走过了60多年的历程，作为新中国的孩子，在西方国家严格的技术封锁情况下，中国半导体产业虽然在诸多方面与国外仍有较大差距，但也取得了一定的成绩，这些成绩的取得是着实不易的。

在过去很长一段时间里，国内单位和企业无法匹配美国 科技 公司开出的薪酬待遇和研发条件。可以说，一些顶尖人才选择留在国内献身半导体产业，就是基于理想信念和报国之心。研发出我国首款通用CPU的龙芯团队，其首席科学家在博士毕业时曾获得公费出国机会，但他在导师劝说下留在国内，并发誓“这辈子不给外国资本家打工”。团队员工在薪酬明显低于行业平均水平的情况下，拒绝猎头公司百万年薪的诱惑，经过18年的长征，在航天、装备、交通、电力、安全、金融等行业实现了部分国外芯片的国产化替代。

持续的高额资金投入是半导体产业取得成功的必备条件。一直以来，西方 科技 公司在研发投入上非常舍得下血本。而中国内地从政府到企业过去都面临资金条件的限制，很多企业选择了“贸工技”的发展道路。当外商依靠强大的资金投入，把持技术发展的方向，在历次技术迭代升级中独占鳌头，并获取高额利润的时候，中国企业只能做一些“短平快”的事。最近十几年，随着政府和企业资金逐渐充裕，国家从顶层设计上对通信、半导体、面板行业进行扶持，以华为、中兴、京东方为代表的企业在技术研发投入上不遗余力，正是依靠高额资金的持续投入，中国企业在半导体、通信和面板行业取得了不错的成绩。

培养自身能力是成功的重要前提。过去，中国企业热衷于引进国外技术，不太重视自身能力建设。由于摩尔定律的存在，半导体行业每18个月就更新升级一次，这导致国内企业很容易陷入引进一代，落后一代，反复引进的怪圈。在能力培养上，研发神威·太湖之光芯片的申威团队做得非常好，他们从零开始定义CPU的指令集并设计CPU，而且耐得住寂寞，19年里默默无闻埋头苦干，通过自主研发和技术迭代演进培养能力。正是依靠长年的技术积累，申威团队能够在制造工艺落后美国英特尔公司两代的情况下，开发出性能不输于英特尔的超算芯片。

引进人才比买技术授权更加重要。在过去很长一段时间里，国内企业总喜欢从境外购买技术授权，或者是与境外公司进行合资，在引进人才方面作为非常有限。其实，技术是随着人走的，人才是一家半导体企业最宝贵的财富。近年来，由于技术合作或合资模式被实践证明并非通途，越来越多的公司开始重视直接从境外引进人才。在这方面，紫光公司的力度非常大，而且取得了较好的效果。在海外收购频频碰壁后，紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才，并严格遵守国际商业的道德规则，“只带人不带文件”，坚持“自己的技术要靠自己研发”，在整合两岸技术团队之后，长江存储开启自主研发之路，并在2017年完成32层NAND闪存的小批量生产，在2019年完成了64层NAND闪存量产，成功打破国外巨头在存储芯片上的垄断。

中国半导体产业的历程，可以说是过往风雨交加，前路道阻且长，但几十年所取得的成就经验也告诉我们，只要注重方式方法，中国企业完全有能力把芯片产业做起来，实现自力更生、自给自足。(作者是技术经济观察家)

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