國產射頻EDA軟體取得突破！中國科學院院士毛俊髮談半導體異質電路的發展方向與突破路徑

首頁新聞行業資訊國產射頻EDA軟體取得突破！中國科學院院士毛俊髮談半導體異質電路的發展方向與突破路徑

2022-03-17 286

6月9日，在2021世界半導體大會暨南京國際半導體博覽會上，中國科學院院士、中共中央黨委常委、上海交通大學副校長毛軍發表示，積體電路是國家戰略需求產業。 2020年，中國進口積體電路價值3,500億美元（同年石油進口額為1,760億美元）。我國高階晶片基本上依賴進口。

圖：毛俊發，中國科學院院士、中共中央黨委常委、上海交通大學副校長

他特別指出中國積體電路發展落後的原因有三：1. EDA（電子設計自動化）技術落後。現階段雖然有許多研究演算法，但非常分散，缺乏規劃、整合和形成能力。大規模軟體工程能力薄弱，經驗不足，使用者傾向使用國產軟體工具；2. 設備落後，主要受整體能力和市場環境等因素影響；3. 裝置和電路落後，高性能材料落後，製程精度和穩定性不足。

現在，即使你有錢，也買不到積體電路。 2020年5月，美國商務部宣布全面限制華為購買採用美國技術生產的半導體產品；2021年4月，美國國會議員提議對所有14納米以下製程的中國晶片公司實施出口管制。

目前晶片發展主要有兩條路徑：一是延續摩爾定律，二是偏離摩爾定律。摩爾定律眾所周知。如今我們面臨著許多挑戰，包括物理極限的挑戰、技術手段的挑戰以及經濟成本的挑戰。光是經濟成本的計算就非常龐大。繞過摩爾定律的方法有很多。毛俊髮院士認為，異構積體電路就是其中之一。

半導體異構積體電路將是中國晶片在某些領域超越競爭對手的可能途徑之一。

毛俊發院士指出，半導體異質積體電路是將不同製程節點的高性能化合物半導體元件或晶片與低成本、高整合度的矽基元件（包括光電元件或晶片）整合到晶片中，並透過異質鍵結合成或外部生長等方式與被動元件或天線整合而成。毛院士強調，異質積體電路具有以下顯著特點：首先，它可以整合不同半導體材料、製程、結構和元件或晶片的優勢；其次，它採用了系統化設計理念；第三，它應用了IP和小型晶片等先進技術，並具有2.5D或3D高密度結構。異質積體電路還具有以下顯著優勢：首先，它可以實現強大的複雜功能、優異的綜合性能，突破單半導體製程的性能極限；其次，它具有很高的靈活性、可靠性和較短的研發週期；第三，三維整合可以實現小型化和輕量化；對半導體設備的要求相對較低，不受極紫外光刻機的限制。

他重點介紹了毫米波異構積體電路。「毫米波是30GHz到300GHz的頻段，具有寬頻寬和小型化的特點，因此也是全球半導體異構集成電路發展的關鍵方向。三大市場參與者對異構集成電路的需求尤為迫切，原因有三：首先，從5G、6G到航空導航、無人駕駛和智能航天等諸多領域，毫米波技術在從設備到至關重要；其次，毫米波系統包含數位電路、類比電路和射頻微波電路，因此異構集成更為迫切；第三，毫米波異構化面臨的挑戰和問題更加嚴峻複雜。

毛俊髮院士指出，研究半導體異質積體電路具有重要的科學意義。透過集成電路，我們可以從目前單一的同質製程發展到多異質製程的集成，從目前的二維平面集成發展到三維集成，從自上而下發展到自下而上，從而實現高性能複雜系統的構建。其價值首先在於為電子系統整合技術的發展開闢了一條新途徑；其次在於為後摩爾時代積體電路的發展指明了新的方向；最後，也為我國半導體積體電路技術轉型升級提供了新的契機。

美國希望透過異質積體電路，將電力系統的效能提高 10 倍，偵測能力和速度提高 100 倍，並將尺寸、重量和功耗降低到目前水準的 1/100。

國內射頻EDA軟體突破取得顯著成果

設計是射頻產業鏈的源泉，而射頻電子設計自動化（EDA）軟體是射頻電路設計的推動者，也是射頻產業的重要基石。本次大會上，毛俊發院士表示，針對國內對自主可控射頻電路EDA軟體的迫切需求，毛俊發院士、上海交通大學副校長毛俊發與吳林生教授的研究團隊自主研發了一整套射頻EDA模擬軟體並推向市場，榮獲全國高校十大金獎。 2020年，毛俊髮研究團隊又得標國家6G射頻前端專案。

毛俊發院士表示，他所在的團隊與吳林生教授的研究團隊，攜手上海新和半導體技術有限公司，在國家「973計劃」、國家自然科學基金、國家重大專項、上海市科委科研計劃項目等項目的支持下，提出了高效的電磁多物理場仿真建模算法，並研發了仿真軟件，實現了仿真器的多物理基於上述成果，他們共同建立了整合被動元件的智慧財產權庫，並開發了多種產品。這些產品已在行動通訊、衛星通訊、積體電路等多個領域推廣應用，為中國打破射頻EDA軟體領域的國際封鎖做出了重要貢獻。

根據毛院士介紹，他們與上海新和半導體技術有限公司合作，共發布了48款國產射頻EDA商用軟體工具和500款高精度PDK模型。此外，他們與中芯國際製程相容的整合式被動元件IP庫已量產350億片，基本上實現了對被動式射頻積體電路EDA工具的獨立控制。目前，這一系列共同開發的國產射頻EDA商用軟體已被半導體、航空航太、雷達、通訊、汽車等產業的200家客戶採用。系統使用者包括中興、華為、聯想、富士康、華藍、中國電子、中航工業等眾多企業，並已出口至思科、英特爾、IBM、蘋果等國際知名公司。

毛俊發院士也分享了4D手勢辨識雷達、毫米波雷達麥克風、生物毫米波雷達、Wi頻段異構整合片上雷達以及基於多層BCB技術的單/雙通帶濾波器等領域的最新進展。

他最後表示，未來五年的研究目標將集中在核心技術，包括EDA技術和軟體，例如模型逆向建構和多性能多功能協同技術。該軟體能夠分析設計三層六晶片異構積體電路，並可驗證至325GHz頻率。這些技術的突破將為未來國家重大新型基礎設施和重要設備（如行動通訊、物聯網和雷達探測）的研發提供獨立的核心技術支援。未來十年的研究目標包括光電子和電子技術的融合，更具挑戰性。我們也希望突破異質成長瓶頸，實現軟體的全面商業化。

免責聲明：本文轉載自《電子愛好者》雜誌。本文僅代表作者個人觀點，不代表Sacco Micro及業界立場。僅供轉載分享，支持智慧財產權保護。轉載請註明原出處及作者。如有任何侵權行為，請聯絡我們刪除。

公司電話號碼：+86-0755-83044319
傳真：+86-0755-83975897
郵箱：1615456225@qq.com
QQ：3518641314 李經理

QQ：332496225 邱經理

地址：深圳市龍華新區民治大道1079號展濤科技大樓C座809室

隨著人們對電子設備的要求不斷提高，二極體能否成為未來電子領域的發展趨勢？

10,000伏！國產氮化鎵再創全球紀錄