Прорыв в отечественном программном обеспечении для радиочастотной электроники! Мао Цзюньфа, академик Китайской академии наук, рассказывает о направлении и пути прорыва в области гетерогенных полупроводниковых интегральных схем.

Главная Новости Новости Прорыв в отечественном программном обеспечении для радиочастотной электроники! Мао Цзюньфа, академик Китайской академии наук, рассказывает о направлении и пути прорыва в области гетерогенных полупроводниковых интегральных схем.

2022-03-17 286

9 июня на Всемирной конференции по полупроводникам 2021 года и Нанкинской международной выставке полупроводников Мао Цзюньфа, академик Китайской академии наук, член Постоянного комитета партийного комитета и вице-президент Шанхайского университета Цзяотун, заявил, что интегральные схемы являются стратегически важной отраслью страны. В 2020 году Китай импортировал интегральные схемы на сумму 350 миллиардов долларов США (176 миллиардов долларов США в виде импорта нефти в том же году). Высокопроизводительные чипы в моей стране в основном зависят от импорта.

На фотографии: Мао Цзюньфа, академик Китайской академии наук, член Постоянного комитета партийного комитета и вице-президент Шанхайского университета Цзяотун.

Он особо выделил три причины отставания Китая в разработке интегральных схем: 1. Отстаёт EDA (инструмент автоматизированного проектирования). На данном этапе существует множество исследовательских алгоритмов, но они очень разрознены, отсутствуют возможности планирования, интеграции и формирования. Возможности крупномасштабной разработки программного обеспечения слабы, опыт низок, и пользователи предпочитают использовать отечественные программные инструменты; 2. Отстаёт оборудование, что в основном обусловлено такими факторами, как общие возможности и рыночная конъюнктура; 3. Отстают устройства и схемы, а также высокопроизводительные материалы; точность и стабильность технологического процесса недостаточны.

Теперь, даже если у вас есть деньги, вы не можете купить интегральные схемы. В мае 2020 года Министерство торговли США объявило о всеобъемлющих ограничениях на закупку компанией Huawei полупроводниковой продукции, произведенной с использованием американских технологий; в апреле 2021 года американские законодатели предложили ввести экспортный контроль для всех китайских компаний, производящих чипы с техпроцессом ниже 14 нм.

В настоящее время существует два основных пути развития микросхем: один — продолжение действия закона Мура, другой — отклонение от него. Закон Мура хорошо известен. Сейчас мы сталкиваемся с рядом проблем, включая проблемы физических ограничений, технологические возможности и экономические издержки. Даже просто подсчет экономических показателей — задача слишком сложная. Существует множество способов обойти закон Мура. Академик Мао Цзюньфа считает, что одним из таких способов являются гетерогенные интегральные схемы.

Гетерогенные полупроводниковые интегральные схемы станут одним из возможных путей для китайского рынка микросхем, позволяющих ему занять лидирующие позиции.

Академик Мао Цзюньфа отметил, что полупроводниковые гетерогенные интегральные схемы создаются путем интеграции высокопроизводительных полупроводниковых устройств или чипов, изготовленных по различным технологическим процессам, и недорогих высокоинтегрированных устройств на основе кремния в чипы (включая оптоэлектронные устройства или чипы), а также их интеграции с пассивными компонентами или антеннами посредством гетерогенного синтеза или внешнего выращивания. Академик Мао подчеркнул, что гетерогенные интегральные схемы обладают выдающимися характеристиками: во-первых, они позволяют интегрировать преимущества различных полупроводниковых материалов, процессов, структур и компонентов или чипов; во-вторых, они используют концепции системного проектирования; в-третьих, они применяют передовые технологии, такие как IP-блоки и микросхемы малого размера; они имеют высокоплотные структуры 2.5D или 3D. Гетерогенные интегральные схемы имеют очевидные преимущества: во-первых, они позволяют реализовать мощные комплексные функции, обеспечивают превосходные комплексные характеристики и преодолевают ограничения производительности одного полупроводникового процесса; во-вторых, они обладают большой гибкостью, высокой надежностью и короткими циклами исследований и разработок; в-третьих, трехмерная интеграция позволяет добиться миниатюризации и снижения веса. Требования к полупроводниковому оборудованию относительно невысоки и не ограничены возможностями литографий с использованием экстремального ультрафиолетового излучения (EUV).

Он специально представил гетерогенные интегральные схемы миллиметрового диапазона. «Миллиметровый диапазон частот — это полоса от 30 Гбит/с до 300 Гбит/с. Он обладает широкой полосой пропускания и позволяет создавать миниатюрные устройства, поэтому является ключевым направлением развития полупроводниковых гетерогенных интегральных схем в мире. Существует три особые причины, по которым три основных игрока рынка предъявляют более высокие требования к гетерогенным интегральным схемам: во-первых, для удовлетворения множества потребностей, от 5G и 6G до аэрокосмической навигации, беспилотного вождения и интеллектуальных систем. Технология миллиметрового диапазона необходима от оборудования до Интернета вещей; во-вторых, системы миллиметрового диапазона включают цифровые схемы, аналоговые схемы и радиочастотные микроволновые схемы, поэтому гетерогенная интеграция более актуальна; в-третьих, проблемы, связанные с гетерогенными схемами миллиметрового диапазона, более серьезны и сложны. Из-за высокой частоты и распределенных параметров процесс перехода от «пути» к практике становится все более сложным; расстояние между модулями составляет всего несколько микросекунд, а связь очень тесная, что усложняет процесс проектирования».

Академик Мао Цзюньфа отметил, что научное значение изучения гетерогенных полупроводниковых интегральных схем велико. Благодаря интегральным схемам мы можем перейти от существующего однородного процесса к интеграции множества гетерогенных процессов, от существующей двухмерной планарной интеграции к трехмерной интеграции, и от подхода «сверху вниз» к подходу «снизу вверх», что позволит реализовать высокопроизводительные сложные системы. Это, во-первых, открывает новый путь для развития технологии интеграции электронных систем; во-вторых, это новое направление для развития интегральных схем в постмуровскую эпоху; и, наконец, это также новая возможность для развития полупроводниковых интегральных схем в нашей стране изменить курс и обогнать конкурентов.

Соединенные Штаты надеются, что благодаря использованию гетерогенных интегральных схем им удастся в 10 раз улучшить характеристики энергосистемы, в 100 раз увеличить возможности и скорость обнаружения, а также уменьшить размеры, вес и энергопотребление до 1/100 от нынешнего уровня.

В стране достигнуты значительные результаты благодаря прорыву в разработке программного обеспечения RF EDA.

Проектирование является основой цепочки развития радиочастотной промышленности, а программное обеспечение для автоматизации проектирования радиоэлектронной техники (EDA) — это инструмент проектирования радиочастотных схем и важный краеугольный камень радиочастотной индустрии. На этой конференции академик Мао Цзюньфа заявил, что в ответ на острую потребность Китая в независимо управляемом программном обеспечении EDA для радиочастотных схем был разработан и выпущен на рынок полный набор программного обеспечения для моделирования радиочастотных схем, созданный исследовательской группой Мао Цзюньфа, академика Китайской академии наук и вице-президента Шанхайского университета Цзяотун, и профессора У Линьшэна, и получивший десятку лучших в области науки и техники среди китайских университетов. В 2020 году исследовательская группа Мао Цзюньфа выиграла еще один национальный проект по разработке радиочастотного интерфейса 6G.

Академик Мао Цзюньфа заявил, что его команда и исследовательская группа профессора У Линьшэна в сотрудничестве с компанией Xinhe Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. при поддержке Национального проекта 973, Национального фонда естественных наук, Национального крупного проекта, Научно-исследовательского плана Шанхайской комиссии по науке и технологиям и др. предложили эффективные алгоритмы моделирования электромагнитных и многофизических процессов и самостоятельно разработали программное обеспечение для моделирования, позволяющее реализовать автоматизированное совместное проектирование устройств с учетом многофизических и многофункциональных аспектов. На основе этих результатов мы совместно создали библиотеку интеллектуальной собственности (ИС) для интегрированных пассивных устройств и разработали множество продуктов, которые получили распространение и применяются во многих областях, таких как мобильная связь, спутниковая связь и интегральные схемы, и внесли важный вклад в преодоление Китаем международной блокады в области программного обеспечения EDA для радиочастотных устройств.

По словам академика Мао, в сотрудничестве с компанией Xinhe Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. они выпустили в общей сложности 48 коммерческих программных инструментов EDA для радиочастотных схем и 500 высокоточных моделей PDK. Более того, их интегрированная библиотека IP-блоков пассивных устройств, совместимая с технологическим процессом SMIC, была выпущена в количестве 350 миллионов экземпляров, что в основном обеспечивает независимое управление пассивными радиочастотными интегральными схемами EDA. В настоящее время эта серия совместно разработанных коммерческих программных продуктов EDA для радиочастотных схем используется 200 клиентами в полупроводниковой, аэрокосмической, радиолокационной, телекоммуникационной, автомобильной и других отраслях. Среди пользователей системы — ZTE, Huawei, Lenovo, Foxconn, Hualan, China Electronics, AVIC и многие другие компании, а также продукция экспортируется в такие известные международные компании, как Cisco, Intel, IBM, Apple и другие.

Академик Мао Цзюньфа также поделился последними достижениями в области 4D-радара распознавания жестов, миллиметроволновых радиолокационных микрофонов, биологического миллиметроволнового радара, гетерогенно интегрированного радара на чипе в диапазоне Wi-Fi и одно- и двухполосных фильтров на основе многослойной технологии BCB.

В заключение он заявил, что исследовательские цели на следующие пять лет направлены на ключевые технологии, включая технологии и программное обеспечение EDA, в том числе обратное построение моделей и многофункциональные технологии совместной работы с высокой производительностью. Программное обеспечение может анализировать и проектировать 3-слойные и 6-кристальные гетерогенные интегральные схемы, которые могут быть протестированы на частотах до 325 ГГц. Прорывы в этих технологиях обеспечат независимую базовую техническую поддержку для развития крупной новой национальной инфраструктуры и важного оборудования, такого как мобильная связь, Интернет вещей и радиолокационное обнаружение в будущем. В число исследовательских целей на следующие 10 лет входит интеграция оптоэлектроники и электроники, что является более сложной задачей. Мы также надеемся преодолеть процесс гетерогенного роста и полностью коммерциализировать программное обеспечение.

Отказ от ответственности: Данная статья воспроизведена из журнала "Electronics Enthusiast". Статья отражает исключительно личное мнение автора и не представляет точку зрения компании Sacco Micro и отрасли в целом. Она предназначена только для перепечатки и распространения и способствует защите прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.

Поскольку требования людей к электронному оборудованию продолжают расти, могут ли диоды стать трендом развития в будущей электронной промышленности?

10 000 вольт! ! Внутренние GaN-технологии устанавливают очередной мировой рекорд.