教学、科研与半导体产业如何协调发展？

2022年，习近平总书记强调了集成电路、新型显示、通信设备、智能硬件等重点领域的重要性。《“十四五”数字经济发展规划》也强调了传感器、量子信息、网络通信、集成电路等领域的发展。上海市的行动方案特别强调了集成电路产业的高质量发展，包括核心芯片的开发。这表明国家政策倾向于支持半导体和集成电路产业的发展。

在9月25日第十二届（2024年）半导体设备年会同期举办的半导体设备仪器赋能科研教学发展论坛上，上海交通大学集成电路学院长聘教授刘悦教授、北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副院长王新河教授、广东工业大学集成电路学院副院长刘远教授、上海微电子装备（集团）股份有限公司检测平台总监周许超、浙江大学教授、江苏度微光学科技有限公司匡翠方等专家围绕半导体设备领域的创新技术、市场趋势及产业链整合等议题，分享最新的研究成果和实践经验。

上海交通大学集成电路学院长聘教授刘悦教授作了题为《半导体装备设备仪器研发驱动多学科交叉的人才培养》的演讲。

他指出，中国在半导体材料装备、芯片设计等方面仍有待突破，并且需要在现有的复杂产业分工条件下实现国产替代。随着“后摩尔时代”的到来，集成系统成为发展的关键，这不仅要求对应用系统定义、芯片架构和新器件/材料/工艺进行融合创新，还涉及到传感器制造、显示面板等相关工艺的进步。

此外，刘教授提到未来趋势将聚焦于人工智能条件下的万物互联及“IC+X”技术，即结合不同领域的技术来推动器件与工艺的进步。这些领域涵盖从设备到材料再到芯片设计等多个环节的产业链条。面对智能终端和AI对集成电路芯片日益增长的需求，还有装备与材料开发上的难题，刘教授认为必须从人才、技术和应用三方面综合考虑解决方案。

他还提到了西方国家在培养相关领域人才方面的成功案例，如贝尔实验室的基础研究与实际应用相结合模式，鲁汶大学通过引入产业投入加速技术成果转移转化，以及荷兰Eindhoven地区构建政府-企业-高校三方合作的研发平台等，都是值得学习借鉴的经验。

北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副院长王新河教授作了题为《面向集成电路制造的测控技术与设备》作了题为的演讲。

王新河教授强调了仪器设备在集成电路制造中的核心地位，特别是高端工艺检测设备对于突破技术瓶颈、提升芯片性能极限的重要性。当前，中国在这一领域相对落后，但市场潜力巨大且逐年增长。

集成电路工艺测控是一个多学科交叉的领域，它不仅需要物理、材料科学和化学等基础学科的支持，还需要解决复杂的技术问题，比如高响应速度和超高速处理能力。自主可控是关键所在，这涉及到提高设备整机的工艺精度和生产良率。同时，随着新技术如宽禁带半导体的发展，对高频、高功率和高压测控提出了更高的要求。

王教授指出，从科研到产业化的链条较短，并且该领域一直是科技发展的热点，大量的学术研究都集中在测控技术上。因此，发展工艺测控方向对于集成电路产业的进步以及长远科技战略具有重要意义。

广东工业大学集成电路学院副院长刘远教授作了题为《氧化物薄膜晶体管的低频噪声特性及其可靠性应用》的演讲，他表示低频噪声作为半导体器件质量与可靠性评估的重要指标，近年来重新受到关注。刘远教授指出，这种噪声源于物理过程中的随机波动，它叠加在正常电流信号之上，使得直接测量变得困难。通常采用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，以分析电子系统和器件的噪声特性。半导体噪声主要包括白噪声、产生-复合噪声（G-R噪声）以及闪烁噪声（1/f噪声），其中后两者对于评估器件缺陷和质量尤为重要。

低频噪声（频率范围大约从1Hz到10kHz）对半导体器件的结构、工艺及缺陷状态极为敏感。自上个世纪以来，低频噪声就被用来评估潜在损伤、进行无损筛选以及研究本征电学特性。例如，西安电子科技大学的研究人员曾使用低频噪声检测MOS器件的潜在问题；美国NASA也利用低频噪声预测MOS器件在电离辐照后的可靠性变化。

上海微电子装备（集团）股份有限公司检测平台总监周许超作了题为《先进封装技术趋势与SMEE解决方案》的演讲，他表示，半导体行业的发展趋势主要体现在两个方向：

• 遵循摩尔定律缩小器件尺寸：随着技术的进步，目前半导体器件的尺寸已经达到了57纳米，并且相关制造设备也在向更小尺寸发展。这要求不断提升工艺精度和材料性能。
• 增大晶圆尺寸：为了提高生产效率，晶圆尺寸逐渐增大，现已达到100×100毫米，同时线宽也已减小到3微米。更大的晶圆有助于降低单位成本并提升产量。

此外，堆叠技术的应用推动了TSV（穿过硅通孔）、TGV（穿过玻璃通孔）和TFT（薄膜晶体管）等新型测量需求的增长。为应对这些挑战，业内采用了多种封装解决方案，如FanOut、WLCSP（晶圆级芯片规模封装）、SiP（系统级封装）、FCBGA（倒装球栅阵列）、FCCSP（倒装芯片规模封装）以及2.5D/3D封装技术。这些技术使得封装向着更大尺寸、更高精细度和平面度集成的方向发展。

周许超特别提到，2.5D/3D封装技术在当前发展中尤为突出。国内的主要Fiber厂商，包括一些新兴企业，都在积极研发和量产2.5D/3D封装工艺。

浙江大学教授、江苏度微光学科技有限公司匡翠方作了题为《EUV掩模版的检测技术前沿探讨》的演讲。

众所周知，EUV（极紫外）光刻技术是当前半导体制造中最为先进的技术之一，其四大核心组件包括EUV光源、光学系统、双工件台以及掩模版。其中，掩模版的质量对EUV光刻的成像质量至关重要。任何在掩模版制作过程中的缺陷都可能严重影响最终产品的性能。因此，确保掩模版的位置精度、尺寸一致性和表面形貌是非常关键的。

浙江大学教授、江苏度微光学科技有限公司匡翠方指出， EUV掩模版缺陷检测技术主要分为非工作波长检测和工作波长检测两大类。非工作波长检测可以使用DUV或电子束，而工作波长检测则使用EUV 13.5nm的光源。使用工作波长检测的重要性在于，它能够更准确地模拟实际光刻过程中的情况，因为最终的光刻是使用EUV光刻机完成的。

目前，主流的EUV掩模版缺陷检测方法有三种，其中Lasertec和Carl Zeiss的方法已经形成了仪器产品。这些方法包括使用双镜方式或EUV显微镜，通过明暗场切换进行检测。这些技术能够实现对20nm以下宽度和2nm以下高度的缺陷的100%检测效率。

圆桌：教学、科研与半导体产业如何协调发展？

集成电路行业的发展离不开高素质人才的支撑，这些人才需要具备扎实的理论基础、丰富的实践经验以及持续的创新能力。那么国内高校的教学以及科研工作该如何与我国集成电路产业协同发展，进一步提升国际竞争力呢？复旦大学微电子学院院长张卫、浙江大学机械工程学院求是特聘教授李璟、鹏城实验室研究员/副所长曹子峥、上海微电子装备（集团）股份有限公司检测平台总监周许超、江南大学集成电路学院院长顾晓峰、上海工研院总经理董业民这六位嘉宾在圆桌环节发表了自己的意见与想法。

集成电路专业学生越来越多，既是压力也是动力

据复旦大学微电子学院院长张卫介绍，复旦大学微电子学院起源于1958年的半导体专业，历经物理系分离（1982年）成立电子工程系，微电子学系建立（2001年），至2013年正式组建微电子学院。尽管工科不是学校的主攻方向，但微电子学科始终受到重点支持。近年来，学校承担了多个国家级项目，如集成电路产教融合创新平台等。

张卫院长指出，在学校的支持下，学院在教育与研究上取得了显著成果，特别强调学生实践能力的培养，并得到了多家厂商提供的设备支持。为缓解人才短缺问题，教育部及高校采取措施扩大招生，尤其是研究生层面，并实施“一人一芯”计划以满足产业需求。

张卫还提到，随着社会对集成电路人才的需求增长，更多优秀学子选择加入微电子学院，这促使学院致力于培养国家所需的领军人才。

需要给予人才更多的实践机会

浙江大学机械工程学院求是特聘教授李璟在探讨教学、科研和企业工作的异同时表示现代教学已超越了传统的授课模式，转而聚焦于培养国家急需的核心创新人才。科研方面，当前的国际局势要求科研工作服务于国家战略需求，而非纯粹的自由探索，这要求科研活动必须与国家的战略需求相匹配。而企业不再是简单的传统制造业，而是要努力占据国际前沿的高端领域。

在这三个方面，李璟教授认为都需要创新和耐心。这些领域的工作都不是简单的办公室工作，而是需要深入实践，解决复杂问题。同时，他也指出，这些领域都需要时间来培养人才，而这是国家的迫切需求和当前人才培养的痛点。

庞大的单一市场和语言是中国的独特优势

鹏城实验室研究员/副所长曹子峥回顾了他在海外的十几年经历。他指出，在埃因霍芬，荷兰的学术界与工业界之间的联系非常紧密，这种联系体现在教授角色的灵活转换上。如果一个教授有一个好的项目，他可以利用一整套成熟的机制去创业，得到学校和地方政府的大力支持。

学校从政府获得的资金中，很大一部分用于支持本地经济的孵化。教授们可以灵活地进入工业界，而工业界的技术专家也可以回流到学术界，这一通道非常畅通。

以埃因霍芬理工大学为例，大约三分之一到一半的教授来自工业界，他们对业界的需求和问题解决路径有着深刻的理解。荷兰政府和欧盟为了加强工业界与学术界的联系，在项目申请、设立和指南定义等方面都做了机制上的安排。

曹子峥认为，尽管中国仍在技术生态位上攀升，但整体方向非常看好。中国是全球唯一一个拥有超过10亿单一语言和市场的国家，这可能是人类历史上最后一次大规模的产业升级机会。未来的问题，十年后回头看，可能会觉得是自然而然解决的，包括光刻机等技术挑战。

国内科研机构有大量技术储备，只是缺乏应用途径

上海微电子装备（集团）股份有限公司检测平台的负责人周许超透露，公司与高校和研究机构的合作日益增多，特别是在2022年公司被列入特定清单之后。原本不被视为问题的事项，现在都成了挑战。

周许超表示：“公司在初期做了很多准备工作，包括在全国范围内寻找可替代资源。过去，企业的标准是快速、低成本地推出产品，没有太多考虑资源的可持续性和质量。但在出现问题后，公司与全国的科研机构和高校合作，进行了全面的资源排查。最初，对于核心传感器、控制器件、硬件板卡和深度加工技术，公司持悲观态度，但调研后发现国内科研机构有大量储备，只是缺乏将这些技术应用于半导体装备的途径。”

周许超认为，企业与高校的合作对于人才培养至关重要。如果仅由企业培养，效率会非常低。更好的方式是在学校阶段就开始企业与高校的合作，让学生在学校就能接触到产业界的资源和需求，这样学生毕业后能更快地适应企业环境，缩短培养周期。今年，教育部推出了支持半导体产业发展的专项计划，允许博士生或研究生在高校和企业联合培养，这种双导师制度非常好，虽然还在初期，但已经显示出了潜力。

江南大学集成电路学院人才培养和科学研究的六个主要方向

江南大学集成电路学院的院长顾晓峰透露，尽管学院是去年开始筹备并于今年上半年正式成立的，但相关专业已有超过20年的历史。自2002年起，学院便开始招收微电子专业的本科生，2003年开始招收固体电子学的研究生。至今，无锡地区已培养了大约3000名本硕博研究生。目前，学院设有两个本科专业：微电子科学与工程和电子封装技术，后者的设立旨在更好地与无锡的封装产业对接。

学院的教学和科研团队在六个主要方向上进行人才培养和科学研究：集成电路设计、传感器与检测技术、第三代半导体技术（包括氮化镓器件的加工与设计）、低维材料与光电器件、先进封装技术和微电子材料。学院与无锡的100多家企业有着多种形式的合作，包括联合培养学生、技术攻关、共同申请和建设科研或教学平台等。

顾院长表示，虽然学院在设备开发方面取得了一些进展，但目前的销售主要是定制化产品，尚未形成产业化。未来，学院将加强设备方面的人才培养和合作，推动虚实结合、软硬结合、校内外结合，以实现学校的理念，并与企业合作，共同推动中国设备市场的发展。

中国的未来发展将更加依赖于核心技术创新

上海工研院总经理董业民介绍，工研院作为上海市为构建具有全球影响力科技创新中心而设立的一系列功能性平台之一，自2013年开始建设，至今已形成15个平台。工研院属于首批建立的机构，专注于智能传感器与生物芯片等超摩尔领域的研究。这些领域要求技术、产品设计及工艺紧密结合，对当前大会所讨论的许多设备同样适用，需要开发多种工艺，为此工研院配备了一条8英寸的研发中试线。当初国际环境较为开放，因此工研院购买的大部分设备为进口，其中不乏高端装备，如ASML的193纳米光刻机，这使得工研院能够实现65纳米的特征尺寸，成为其在硅光领域取得显著成绩的关键因素。

董业民还提到，中国的未来发展将更加依赖于核心技术创新，强调科技创新与产业创新的深度融合，确保科研成果能够顺利转化为生产力。为了促进这一过程，必须将市场、技术和资本三个关键要素有机结合。以深圳为例，该地的新研发机构通过整合清华校友资源，有效地将这三个要素结合起来，促进了科技成果的商业化。

最后，董业民提出建议，鼓励更多的学生关注并报考中科院，尤其是微系统所，认为这是实现个人职业发展的良好途径。他强调了产教融合与科教结合的重要性，认为这是中科院的独特优势。