[導讀]中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發(fā)中心的科研團隊艱苦攻關，成功開展22納米關鍵工藝技術先導研究與平臺建設，在我國首先開展該技術攻關。記者楊琪實習生姜天海清晨8∶30，二三十張年輕的面孔準時出現(xiàn)在中國
中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發(fā)中心的科研團隊艱苦攻關，成功開展22納米關鍵工藝技術先導研究與平臺建設，在我國首先開展該技術攻關。
記者楊琪實習生姜天海
清晨8∶30，二三十張年輕的面孔準時出現(xiàn)在中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發(fā)中心（以下簡稱集成電路先導中心）的一間會議室內(nèi)。
閆江清點到場的年輕工程師后，開始例行晨會。
“設備是否全部運行正常？測試的器件特性是否與設定值相同？”
“小唐，你昨天的實驗進展如何？是否遇到難題？”
……
每天晨會，所有到場的工程師都必須匯報實驗進程。此時的閆江，臉上隨和的笑容早已被一絲不茍的神情“趕走”，事無巨細地詢問著每一個人。
數(shù)月后，在接受《中國科學報》記者采訪時，中科院微電子所研究員閆江回憶起這些工作細節(jié)，當時那種所有人充滿干勁而又緊張投入的狀態(tài)令他至今難以忘懷。
“高配”團隊迎挑戰(zhàn)
作為集成電路先導中心特聘的“千人計劃”專家，閆江參與了一場與時間的賽跑：在國家科技重大專項02專項的支持下，開展22納米先導工藝研發(fā)。
同時參與這場“賽跑”的，還有中科院微電子所所長執(zhí)行顧問、“千人計劃”專家、研究員楊士寧和集成電路先導中心主任、“千人計劃”專家、研究員趙超以及先導中心首席科學家、“千人計劃”專家、研究員朱慧瓏。
在他們的前期忙碌后，一條擁有53臺套大型設備的8英寸研發(fā)線終于開始運行。
接下來的重頭戲是閆江帶領團隊進行工藝整合與集成，將22納米工藝器件研發(fā)出來。
“滴答，滴答”，向國家交答卷的時間已經(jīng)開始倒計時：2012年年底，先導中心要用最新的高K金屬柵工藝，做出22納米器件。
“2012年，我國從國外進口芯片約1650億美元，比我們每年進口石油和煤炭所需外匯還多?！敝旎郗囌f。
“研發(fā)與工業(yè)主流工藝兼容的22納米器件結構和工藝制程幾乎從零開始。”朱慧瓏豪不掩飾自己曾經(jīng)的擔憂。不少人認為，即便有4位“千人計劃”與5位中科院“百人計劃”專家的“高配”團隊，該實驗的失敗率依然很高。
這些“不看好”是有理由的，也是可以理解的，但并沒有讓集成電路先導中心團隊成員泄氣。他們相信自己依然有希望成功。
“心靈感應”促進研發(fā)
“我們與微電子所所長葉甜春等專家交流想法后發(fā)現(xiàn)，大家彼此之間有許多心靈感應?！敝旎郗囌f。有了來自微電子所始終如一的支持，集成電路先導中心團隊更加鼓足勇氣往前沖。
因此，在時間緊迫、研發(fā)技術難度高的情況下，由楊士寧建議設立專門的22納米攻關指揮部，每周分別召開指揮部和技術會議，他親自主持指揮部會議，技術會議由朱慧瓏主持。會議的目的是及時發(fā)現(xiàn)解決攻關期間所遇到的管理和技術難題。
為了兼顧創(chuàng)造力和執(zhí)行力，在會議上大家可以平等地討論問題，有時會上爭論得面紅耳赤，一旦形成決定，就要細化并等級分明地責任到人，以保證環(huán)環(huán)相扣地按時完成任務。
研發(fā)團隊用理論聯(lián)系實際、承前啟后、博采百家之長的精神定方向和樹信心。從工作分工上講，楊士寧指導大方向，趙超負責建設8英寸研發(fā)線，朱慧瓏負責制定技術方向、戰(zhàn)略及構建22納米及以下技術代的專利池。
“工作上我們力求做到‘細、準、深、遠’?！敝旎郗嚫嬖V記者，在開始通線和集成之前，從設備選型、單項工藝開發(fā)、測試結構設計、工藝和器件計算機模擬到最終集成方案確定等方方面面，研發(fā)團隊做了大量深入細致的工作，為順利完成器件集成任務奠定了堅實的基礎。
例如，趙超要求單項工藝開發(fā)要精益求精、不留疑點，結果要可靠、設備要穩(wěn)定。再如，提前建立和校準的計算機模擬平臺為形成集成技術方案提供了大量計算結果，僅此項工作就為后期的集成實驗節(jié)省了2～3個月的時間。
讓國產(chǎn)芯片“站”起來
接到“接力棒”的閆江也將“生死”置之度外：“哪怕有1%的希望，我們都會爭取按時高質(zhì)量地完成研發(fā)任務。”
為此，22納米攻關指揮部制定了一份苛刻的倒計時計劃，“流片實驗到任何一個環(huán)節(jié)，相關工藝工程師必須先于流片到位?！遍Z江說。同時，壓縮所有能夠壓縮的試驗環(huán)節(jié)，甚至有段時間這條8英寸的工藝平臺24小時連軸運轉。
“2012年4月，我們用20天時間，拿出了第一個線寬比較大的芯片，這驗證了整個工藝設備的可靠性?！?BR>
“按照緊湊的實驗節(jié)奏，2012年10月，第一個25納米柵長的晶體管（NMOSFET）流片實驗成功”……趙超回憶著倒計時里的各項欣喜。
“最后，我們做到6次流片實驗均首次成功?！遍Z江說。集成電路先導中心用7個月的時間漂亮地完成了原定兩年多時間的工作：國內(nèi)首次采用后高K工藝流程，獲得小于30納米柵長的NMOSFET和PMOSFET器件，器件性能優(yōu)良；對柵工程中閾值電壓（Vt）調(diào)節(jié)，界面層去除，柵介質(zhì)及金屬層填充等工藝難點作了系統(tǒng)研發(fā)，為工業(yè)界的二次開發(fā)提供了一系列工藝解決方案。
“到目前為止，我們雖然遇到了不少困難，但都能一步步地克服，順利地完成既定目標?！壁w超介紹，“這說明我們的機制合理、技術方案比較扎實，當然，還有運氣好。”
“壓力很大，有苦有累，卻很甜蜜也非常有成就感?！遍Z江道出了團隊的真實感受。
整個團隊的付出開始得到回報：該團隊在更具挑戰(zhàn)性的鰭型晶體管（FinFET3D）研發(fā)上已經(jīng)取得良好進展。以年輕人為主力軍的FinFET研發(fā)隊伍，已提前完成大線寬的器件集成目標，與工業(yè)主流工藝兼容的FinFET工藝集成和器件將在2013年底之前完成。
這些成果將為國內(nèi)芯片制造企業(yè)的生產(chǎn)技術開發(fā)掃清道路、為半導體集成電路行業(yè)中無生產(chǎn)線設計公司（簡稱Fabless）及早介入工藝創(chuàng)造條件。趙超表示：“我們有信心與半導體集成電路行業(yè)中芯片代工廠（簡稱Foundry）一起打造自主研發(fā)的20～14納米技術。”
記者楊琪實習生姜天海
清晨8∶30，二三十張年輕的面孔準時出現(xiàn)在中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發(fā)中心（以下簡稱集成電路先導中心）的一間會議室內(nèi)。
閆江清點到場的年輕工程師后，開始例行晨會。
“設備是否全部運行正常？測試的器件特性是否與設定值相同？”
“小唐，你昨天的實驗進展如何？是否遇到難題？”
……
每天晨會，所有到場的工程師都必須匯報實驗進程。此時的閆江，臉上隨和的笑容早已被一絲不茍的神情“趕走”，事無巨細地詢問著每一個人。
數(shù)月后，在接受《中國科學報》記者采訪時，中科院微電子所研究員閆江回憶起這些工作細節(jié)，當時那種所有人充滿干勁而又緊張投入的狀態(tài)令他至今難以忘懷。
“高配”團隊迎挑戰(zhàn)
作為集成電路先導中心特聘的“千人計劃”專家，閆江參與了一場與時間的賽跑：在國家科技重大專項02專項的支持下，開展22納米先導工藝研發(fā)。
同時參與這場“賽跑”的，還有中科院微電子所所長執(zhí)行顧問、“千人計劃”專家、研究員楊士寧和集成電路先導中心主任、“千人計劃”專家、研究員趙超以及先導中心首席科學家、“千人計劃”專家、研究員朱慧瓏。
在他們的前期忙碌后，一條擁有53臺套大型設備的8英寸研發(fā)線終于開始運行。
接下來的重頭戲是閆江帶領團隊進行工藝整合與集成，將22納米工藝器件研發(fā)出來。
“滴答，滴答”，向國家交答卷的時間已經(jīng)開始倒計時：2012年年底，先導中心要用最新的高K金屬柵工藝，做出22納米器件。
“2012年，我國從國外進口芯片約1650億美元，比我們每年進口石油和煤炭所需外匯還多?！敝旎郗囌f。
“研發(fā)與工業(yè)主流工藝兼容的22納米器件結構和工藝制程幾乎從零開始。”朱慧瓏豪不掩飾自己曾經(jīng)的擔憂。不少人認為，即便有4位“千人計劃”與5位中科院“百人計劃”專家的“高配”團隊，該實驗的失敗率依然很高。
這些“不看好”是有理由的，也是可以理解的，但并沒有讓集成電路先導中心團隊成員泄氣。他們相信自己依然有希望成功。
“心靈感應”促進研發(fā)
“我們與微電子所所長葉甜春等專家交流想法后發(fā)現(xiàn)，大家彼此之間有許多心靈感應?！敝旎郗囌f。有了來自微電子所始終如一的支持，集成電路先導中心團隊更加鼓足勇氣往前沖。
因此，在時間緊迫、研發(fā)技術難度高的情況下，由楊士寧建議設立專門的22納米攻關指揮部，每周分別召開指揮部和技術會議，他親自主持指揮部會議，技術會議由朱慧瓏主持。會議的目的是及時發(fā)現(xiàn)解決攻關期間所遇到的管理和技術難題。
為了兼顧創(chuàng)造力和執(zhí)行力，在會議上大家可以平等地討論問題，有時會上爭論得面紅耳赤，一旦形成決定，就要細化并等級分明地責任到人，以保證環(huán)環(huán)相扣地按時完成任務。
研發(fā)團隊用理論聯(lián)系實際、承前啟后、博采百家之長的精神定方向和樹信心。從工作分工上講，楊士寧指導大方向，趙超負責建設8英寸研發(fā)線，朱慧瓏負責制定技術方向、戰(zhàn)略及構建22納米及以下技術代的專利池。
“工作上我們力求做到‘細、準、深、遠’?！敝旎郗嚫嬖V記者，在開始通線和集成之前，從設備選型、單項工藝開發(fā)、測試結構設計、工藝和器件計算機模擬到最終集成方案確定等方方面面，研發(fā)團隊做了大量深入細致的工作，為順利完成器件集成任務奠定了堅實的基礎。
例如，趙超要求單項工藝開發(fā)要精益求精、不留疑點，結果要可靠、設備要穩(wěn)定。再如，提前建立和校準的計算機模擬平臺為形成集成技術方案提供了大量計算結果，僅此項工作就為后期的集成實驗節(jié)省了2～3個月的時間。
讓國產(chǎn)芯片“站”起來
接到“接力棒”的閆江也將“生死”置之度外：“哪怕有1%的希望，我們都會爭取按時高質(zhì)量地完成研發(fā)任務。”
為此，22納米攻關指揮部制定了一份苛刻的倒計時計劃，“流片實驗到任何一個環(huán)節(jié)，相關工藝工程師必須先于流片到位?！遍Z江說。同時，壓縮所有能夠壓縮的試驗環(huán)節(jié)，甚至有段時間這條8英寸的工藝平臺24小時連軸運轉。
“2012年4月，我們用20天時間，拿出了第一個線寬比較大的芯片，這驗證了整個工藝設備的可靠性?！?BR>
“按照緊湊的實驗節(jié)奏，2012年10月，第一個25納米柵長的晶體管（NMOSFET）流片實驗成功”……趙超回憶著倒計時里的各項欣喜。
“最后，我們做到6次流片實驗均首次成功?！遍Z江說。集成電路先導中心用7個月的時間漂亮地完成了原定兩年多時間的工作：國內(nèi)首次采用后高K工藝流程，獲得小于30納米柵長的NMOSFET和PMOSFET器件，器件性能優(yōu)良；對柵工程中閾值電壓（Vt）調(diào)節(jié)，界面層去除，柵介質(zhì)及金屬層填充等工藝難點作了系統(tǒng)研發(fā)，為工業(yè)界的二次開發(fā)提供了一系列工藝解決方案。
“到目前為止，我們雖然遇到了不少困難，但都能一步步地克服，順利地完成既定目標?！壁w超介紹，“這說明我們的機制合理、技術方案比較扎實，當然，還有運氣好。”
“壓力很大，有苦有累，卻很甜蜜也非常有成就感?！遍Z江道出了團隊的真實感受。
整個團隊的付出開始得到回報：該團隊在更具挑戰(zhàn)性的鰭型晶體管（FinFET3D）研發(fā)上已經(jīng)取得良好進展。以年輕人為主力軍的FinFET研發(fā)隊伍，已提前完成大線寬的器件集成目標，與工業(yè)主流工藝兼容的FinFET工藝集成和器件將在2013年底之前完成。
這些成果將為國內(nèi)芯片制造企業(yè)的生產(chǎn)技術開發(fā)掃清道路、為半導體集成電路行業(yè)中無生產(chǎn)線設計公司（簡稱Fabless）及早介入工藝創(chuàng)造條件。趙超表示：“我們有信心與半導體集成電路行業(yè)中芯片代工廠（簡稱Foundry）一起打造自主研發(fā)的20～14納米技術。”
下載文檔
