【聚焦·集成电路互连技术】

后摩尔时代，新型互连技术有望成为探索新一代集成电路技术的“金钥匙”

——专访芯光集成电路互连技术产业服务中心（CCITA）秘书长 郝沁汾

文/记者 桂楷东

★ 集成电路是我国目前各种国民经济产业欣欣向荣的支柱产业，也是当前制约我国继续实现社会主义现代化远景目标的突出短板。

★ 集成电路互连技术是指用于同一封装内多个裸芯片之间、多个同/异构芯片之间在先进封装技术的支撑下通过各种物理层、协议层技术进行连接的技术种类的统称。

★ 探索新型产学研用资模式，引领集成电路产业风口，无锡作为中国集成电路的集聚地也是高地，产业规模位列全国第二，具有示范效应和现实意义。

无锡芯光互连技术研究院院长、芯光集成电路互连技术产业服务中心秘书长、中科院计算所研究员郝沁汾

自从人类发明晶体管以来，集成电路技术一直遵循着摩尔定律发展。但是，进入5nm等先进制程节点后，由于集成电路工艺的技术难度急剧增加从而导致先进制程演进放缓，摩尔定律放慢了脚步。

众所周知，集成电路是我国目前各种国民经济产业欣欣向荣的支柱产业，也是当前制约我国继续实现社会主义现代化远景目标的突出短板，尤其是在我国集成电路技术被国外限制的大背景下，探索新一代集成电路技术尤为紧迫。

不久前，在CCITA的推动下，无锡芯光互连技术研究院、无锡芯光集成电路互连技术产业服务中心落地成立，为我国探索新一代集成电路技术发展道路进行了一次重要尝试，具有战略意义。为此，为此，记者独家对话了无锡芯光互连技术研究院院长、芯光集成电路互连技术产业服务中心秘书长、中科院计算所研究员郝沁汾，让我们一起来聚焦在后摩尔时代基于集成电路互连技术如何解决集成电路产业发展瓶颈难题。

瓶颈，

后摩尔时代传统集成电路演进方向在哪里？

当前集成电路的先进制程已经接近停滞，摩尔定律演进放缓，作为物理化学学科发展到高阶段的结晶，传统的集成电路行业会往哪个方向演进？进入后摩尔时代，芯片设计的技术演进、创新方向与时代机遇在哪里？

“过去60余年，集成电路行业以惊人的速度在发展，一台60年代的大型机，其性能可能还无法超过现在的一台手机性能。”郝沁汾认为，过去半个多世纪，集成电路产业一直遵循着摩尔定律的轨迹高速发展。如今，由于集成电路工艺的进一步提升极其困难，单纯靠提升工艺来提升晶体管密度从而提升芯片性能的方法已难以满足由于大数据和人工智能时代带来的业务规模爆炸性增长的需求。

传统集成电路工业通过优化开关等部件材料、革新晶体管结构等方式不断突破特征尺寸，以在相同的面积中放进更多的晶体管，这条路已经逼近了极点，继续提升晶体管密度即使技术可行也会带来巨大而难以承受的成本，这和集成电路工业的内在本质即经济性背道而驰。

摩尔定律虽然放缓，但集成电路产业依然会继续前进。“传统的集成电路行业依然会继续沿着集成电路先进制程的路线进行演进，只是放慢了节奏。”郝沁汾说，以前一年半时间晶体管的密度要提升1倍，现在可能无法做到这一点，有可能要几年，甚至十几年才能提升1倍，原因是由于量子隧穿效应的影响，先进制程的演进无法继续维持以前的节奏，摩尔定律的演进会放缓，但是同时也会有些新的技术方向出现。   

图为：部分集成电路互连技术种类示意图 受访者提供

突破，

集成电路互连技术有望成为“金钥匙”

摩尔定律演进放缓，看似不利，但其实可能给追赶者创造了机会，郝沁汾认为全球大部分依赖于集成电路工业的产业，将可能长期停留在对5/7 nm甚至更落后制程的需求上，少数能够消化更高级制程升级所导致的巨额投入的产业如手机等，有可能会尝试进一步使用2/3nm制程，但这样的应用将越来越少，这就给我们通过新的技术路线发展集成电路产业带来了机会。

“这个机会和新的方向很有可能就是集成电路互连技术，基于成熟工艺生产制造出多个芯片，通过集成电路互连技术把这些芯片连接在一起，在先进封装技术的支持下，实现或者接近实现一个需要采用先进制程做出的芯片性能，就有可能走出一条新的技术路线，绕过技术封锁”。郝沁汾告诉记者，集成电路行业的互连技术是指用于同一封装内多个裸芯片之间、多个同/异构芯片之间在先进封装技术的支撑下通过各种物理层、协议层技术进行连接、以实现更先进的芯片或者系统的技术，是集成电路进入后摩尔时代之后发展的主要方向之一。当然，西方国家也可以采用集成电路互连技术结合先进制程完成芯片的设计和制造，但是一方面由于西方国家依然可以使用目前的先进制程因此缺乏大力推进该技术的动力，另一方面集成电路互连技术现阶段对我们国家的价值主要是解决我们完全无法使用先进制程的问题，举例来说，我们在先进制程技术上被限制就像是突然把一条高铁线路断掉了，通过集成电路互连技术，就相当于我们可以通过高速公路绕道前往，同时继续修复这条高铁线路。未来当先进制程完全停滞时，全球都可能会采用这个技术，那时也许会进入集成电路互连技术的先进程度比拼。

“以先进制程节点演变为特点的传统集成电路工业是物理化学学科的高度发展结晶，产业链条又大部分分布在美国、欧洲、日本，很难一下子在几年内就缩短距离。”郝沁汾介绍，这次在无锡成立的芯光互连技术研究院和芯光集成电路互连技术产业服务中心主要任务就是聚焦集成电路互连技术的研究及产业孵化，形成后摩尔时代的新型集成电路产业集群，引领集成电路产业风口，填补无锡集成电路产业链条空白。

据了解，该研究院拟在今年一季度完成基于集成电路互连技术、实现光电融合的高端数据处理器（DPU）芯片项目孵化，该项目目前已经完成两版芯片设计和投片。

标准，

推动形成广泛社会分工并孵化产业引领风口

除了加大技术研发，更要注重产业落地。郝沁汾认为，集成电路互连技术，是连接各种集成电路组件的技术，所有实现互连互通的技术，都需要标准，因为没有标准，用户担心最终造成自己对某项技术的极度依赖，从而影响自己的长远发展。

举个例子，人们开汽车从来不会担心轮胎坏了不能换，因为轮胎是有标准的，而且围绕同一个标准，有大量的厂商供应，从而使轮胎产品供应不会垄断在少数的厂家手里，而且用户会以合理的价格买到产品。同样，在需要集成电路互连技术的后摩尔时代，为了推动新型集成电路产业发展，必须大力推动和形成技术标准，并且围绕技术标准形成广泛的社会分工，以降低用户的使用代价。

“在集成电路互连技术方面，目前我国从事这方面研究的企业还非常少，有少数单位做了一些IP产品，但由于没有标准，收效甚微，因此需要从整个产业和技术领域大力推动标准制定工作。”郝沁汾介绍，CCITA在2021年立项了2项标准，一项标准围绕Chiplet芯片设计，另外一项标准围绕CPO即微电子和光电子芯片融合技术，前者是我国目前唯一的Chiplet方面的标准，后者是世界上3大CPO标准之一。

“探索新型产学研用资模式，引领集成电路产业风口，无锡作为中国集成电路的集聚地也是高地，产业规模位列全国第二，具有示范效应和现实意义。”郝沁汾说，产业中心（CCITA）的运营组织落地无锡将继续牵头2个标准制定的工作，目前2项标准已经完成了标准规格草案的制定，进入意见征求的阶段，今年还将围绕标准展开技术验证工作，并于年底最终完成标准制定和发布。

与此同时，郝沁汾还透露，为了推动我国集成电路行业围绕集成电路互连技术形成更加广泛的社会分工，下一步他们将围绕技术标准，开发相应的参考设计，并孵化相应的企业，结合无锡制造业尤其是集成电路产业基础雄厚的优势，实现新一代集成电路技术长三角产业化布局，使后摩尔时代新型集成电路产业生态壮大和丰富。

（科技日报转载）