大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)白熱化 集成電路產(chǎn)業(yè)身陷囹圄

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半導(dǎo)體是計(jì)算機(jī)、通信、武器裝備、汽車(chē)、航天和其他現(xiàn)代電子技術(shù)產(chǎn)品的核心，是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重受制于人，近年來(lái)尤其受到歐美等國(guó)的聯(lián)合限制與打壓，嚴(yán)重阻礙我國(guó)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，限制國(guó)防軍工、航空航天、人工智能、大數(shù)據(jù)等戰(zhàn)略領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)，鎖住我國(guó)前沿科技發(fā)展的咽喉。從2022年10月，美國(guó)商務(wù)部公開(kāi)對(duì)中國(guó)先進(jìn)計(jì)算和半導(dǎo)體制造物項(xiàng)實(shí)施新的出口管制規(guī)則，到2022年8月，美國(guó)正式出臺(tái)《2022年科學(xué)和芯片法案》（簡(jiǎn)稱(chēng)“芯片法案”），再到歐日韓等國(guó)推動(dòng)加劇半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的的分裂，掣肘全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。歐美等國(guó)的層層逼迫、步步打壓，使我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨斷崖式下降的風(fēng)險(xiǎn)，受制于人不如立志治于人，創(chuàng)新發(fā)展中國(guó)自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)換道超車(chē)迫在眉睫。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，數(shù)字時(shí)代下數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)對(duì)半導(dǎo)體計(jì)算架構(gòu)、集成工藝創(chuàng)新提出了新的挑戰(zhàn)，摩爾定律逐漸逼近物理極限，單純靠提升工藝來(lái)提升芯片性能的方法已無(wú)法充分滿(mǎn)足時(shí)代的需求，半導(dǎo)體行業(yè)逐步進(jìn)入了后摩爾時(shí)代。如何在嚴(yán)峻的外部形勢(shì)下，基于現(xiàn)有尚未成熟的先進(jìn)替代材料研發(fā)制造、突破創(chuàng)新的計(jì)算方式，探索出一條可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)戰(zhàn)略突圍的新型發(fā)展路線(xiàn)，發(fā)展自主可控的芯片技術(shù)，打破海外巨頭企業(yè)的技術(shù)壟斷，變被動(dòng)為主動(dòng)，在新世紀(jì)大國(guó)科技戰(zhàn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，成為當(dāng)下亟待解決的難題。2019年，中國(guó)工程院鄔江興院士團(tuán)隊(duì)基于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出軟件定義晶上系統(tǒng)（Software Defined System on Wafer，SDSoW），將軟件定義體系結(jié)構(gòu)用于集成電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用全流程，融合預(yù)制件組裝和晶圓集成創(chuàng)新思想，提出基于預(yù)制件的軟件定義晶圓集成系統(tǒng)，形成以應(yīng)用場(chǎng)景垂直整合、隨閱歷數(shù)據(jù)自我演化的新一代智能集成電路設(shè)計(jì)、工藝和應(yīng)用技術(shù)。

軟件定義晶上系統(tǒng) 助力實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)

軟件定義晶上系統(tǒng)基于系統(tǒng)工程理論，著眼“材料、器件、工藝、結(jié)構(gòu)、算法、應(yīng)用”全流程，融合了集成工藝和體系結(jié)構(gòu)的聯(lián)合創(chuàng)新。在集成工藝層面，變革當(dāng)前“晶圓-芯片-模組-機(jī)匣-機(jī)架-子系統(tǒng)-系統(tǒng)”的逐級(jí)堆砌、稀疏互連的層層插損式工程技術(shù)路線(xiàn)，提出“芯粒-晶圓拼裝”的異構(gòu)異質(zhì)、超高密度、拼裝集成的無(wú)插損式工程技術(shù)路線(xiàn)，全面釋放晶圓互連的高帶寬、低延遲、低功耗增益，并將摩爾定律從芯片維度延伸到系統(tǒng)維度；在體系結(jié)構(gòu)層面，打破現(xiàn)有剛性體系結(jié)構(gòu)，提出軟件定義體系結(jié)構(gòu)，全面顛覆通過(guò)層層虛擬來(lái)“應(yīng)用適配結(jié)構(gòu)”的性能衰耗式技術(shù)路線(xiàn)，發(fā)展出軟硬件協(xié)同“結(jié)構(gòu)適應(yīng)應(yīng)用”的性能倍增式技術(shù)體系，全面釋放變結(jié)構(gòu)計(jì)算的性能、效能乃至智能綜合增益，開(kāi)辟面向領(lǐng)域的軟硬件協(xié)同計(jì)算新范式。

軟件定義晶上系統(tǒng)將集成電路依賴(lài)工藝進(jìn)步的技術(shù)路線(xiàn)升級(jí)到結(jié)構(gòu)、工藝、集成等多維協(xié)同的技術(shù)路線(xiàn)，對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)方法、計(jì)算范式、集成方式和組裝工藝等進(jìn)行了顛覆式創(chuàng)新，可帶動(dòng)集成電路從片上系統(tǒng)（SoC）時(shí)代躍遷到晶上系統(tǒng)（SoW）新時(shí)代。為大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G等新基建提供全“芯”預(yù)制件，全面改變信息基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)物理形態(tài)，使新基建獲得綠色、智能、內(nèi)生安全等新的發(fā)展內(nèi)涵，更新集成電路基線(xiàn)技術(shù)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)與美國(guó)同位乃至錯(cuò)維競(jìng)爭(zhēng)，最大化發(fā)揮國(guó)內(nèi)在新結(jié)構(gòu)、新計(jì)算、新互連、新工藝等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，充分兼顧國(guó)內(nèi)加工、封裝、測(cè)試和工具等方面的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，探索出一條微電子創(chuàng)新超越的發(fā)展路線(xiàn)。

筑牢統(tǒng)一戰(zhàn)線(xiàn) 加速技術(shù)轉(zhuǎn)化落地

軟件定義晶上系統(tǒng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)集成電路突破“卡脖子”技術(shù)，發(fā)展自主可控技術(shù)路線(xiàn)的最優(yōu)選擇。目前，軟件定義晶上系統(tǒng)已得到鄔江興院士、許居衍院士、劉明院士、吳漢明院士、廖湘科院士、余少華院士、孫凝暉院士、陳杰院士、蔣昌俊院士等10余名院士認(rèn)可與支持，列入《面向2035的信息領(lǐng)域科技發(fā)展戰(zhàn)略研究》，列入國(guó)家科技部、軍委科技委等“十四五”科技規(guī)劃，納入之江實(shí)驗(yàn)室、紫金山實(shí)驗(yàn)室、嵩山實(shí)驗(yàn)室、海河實(shí)驗(yàn)室等戰(zhàn)略科技力量支持， 60多家單位參與軟件定義晶上系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)工作，涵蓋了集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、工藝、制造、封測(cè)等產(chǎn)業(yè)鏈單位。

在此中美大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵之際，團(tuán)結(jié)現(xiàn)有晶上系統(tǒng)資源力量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)同創(chuàng)新，打通研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)創(chuàng)新發(fā)展，從材料、設(shè)備、設(shè)計(jì)、工藝等多角度實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)決勝突圍的關(guān)鍵。建設(shè)軟件定義晶上系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，最大化凝聚技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和金融等磅礴力量，結(jié)成最廣泛的“政產(chǎn)學(xué)研用金”統(tǒng)一戰(zhàn)線(xiàn)，圍繞學(xué)術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用建立生態(tài)圈，建設(shè)行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展平臺(tái)， 加快培育“人無(wú)我有、人有我優(yōu)”的晶上系統(tǒng)技術(shù)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)體系時(shí)不我待。

搭建技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)同平臺(tái) 晶上聯(lián)盟呼之欲出

軟件定義晶上系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（SDSoW聯(lián)盟）前身為軟件定義互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟（簡(jiǎn)稱(chēng)SDI聯(lián)盟），SDI聯(lián)盟是2017年由國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心和天津市濱海新區(qū)信息技術(shù)創(chuàng)新中心牽頭，聯(lián)合國(guó)內(nèi)頂尖高等院校、科研院所、企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)等單位，協(xié)商一致自愿發(fā)起成立的中國(guó)首個(gè)網(wǎng)信領(lǐng)域全國(guó)性行業(yè)組織。截至2022年11月，SDI聯(lián)盟成員單位近300家，覆蓋IP、芯片、板卡、設(shè)備、軟件和應(yīng)用相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)；SDI聯(lián)盟聯(lián)合行業(yè)頭部科研院所、企業(yè)先后舉辦四屆行業(yè)大會(huì)，參會(huì)人次達(dá)兩千人，組織技術(shù)交流、產(chǎn)品推介活動(dòng)近30場(chǎng)；落地國(guó)家、國(guó)防、政府項(xiàng)目10余項(xiàng)，促成成員單位間合作項(xiàng)目40多項(xiàng)，推動(dòng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利150余項(xiàng)，初步形成集研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、應(yīng)用于一體的咨詢(xún)業(yè)務(wù)。

為進(jìn)一步發(fā)揮聯(lián)盟資源優(yōu)勢(shì)，助力集成電路“卡脖子”技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，2022年12月9日，SDI聯(lián)盟召開(kāi)閉門(mén)理事會(huì)，會(huì)上一致通過(guò)將SDI聯(lián)盟更名升級(jí)為軟件定義晶上系統(tǒng)（SDSoW）技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟首席科學(xué)家，中國(guó)工程院鄔江興院士在會(huì)上做《SDSoW的科研布局與愿景展望》報(bào)告，鄔院士指出“SDSoW聯(lián)盟是一個(gè)開(kāi)放的聯(lián)盟，首要任務(wù)是要傳播技術(shù)優(yōu)勢(shì)，吸引技術(shù)優(yōu)勢(shì)單位參與進(jìn)來(lái)，進(jìn)行技術(shù)合作；其次，守正創(chuàng)新，推動(dòng)軟件定義晶上系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括預(yù)制件、軟硬件協(xié)同架構(gòu)設(shè)計(jì)、晶圓基板集成設(shè)計(jì)、供電散熱設(shè)計(jì)等的發(fā)展。同時(shí)，在聯(lián)盟發(fā)展過(guò)程中還要有破界思維，抓住技術(shù)的第一性原理，不斷的進(jìn)行技術(shù)迭代優(yōu)化；再次，聯(lián)盟要尋求更高效的合作方式，將效率發(fā)揮到極致，通過(guò)高效合作構(gòu)建相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利于后續(xù)軟件定義晶上系統(tǒng)方向的發(fā)展。最后，聯(lián)盟還需要考慮產(chǎn)品應(yīng)用的推廣，因?yàn)橐诋?dāng)前形勢(shì)下，對(duì)卡脖子痛點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行突破，必須考慮該類(lèi)領(lǐng)域的產(chǎn)品研制和應(yīng)用推廣，促進(jìn)SDSoW產(chǎn)業(yè)生態(tài)進(jìn)入良性循環(huán)?！?/p>

SDSoW聯(lián)盟由清華大學(xué)任聯(lián)盟理事長(zhǎng)單位，天津市濱海新區(qū)信息技術(shù)創(chuàng)新中心、信通院、中科院計(jì)算技術(shù)研究所、中電科電子科學(xué)研究院、大唐電信等作為聯(lián)盟副理事長(zhǎng)單位，秘書(shū)處設(shè)于天津市濱海新區(qū)信息技術(shù)創(chuàng)新中心。

乘風(fēng)破浪 攜手共建晶上系統(tǒng)“芯”時(shí)代

SDSoW聯(lián)盟是目前我國(guó)晶上系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域成立的唯一一個(gè)全國(guó)性組織，標(biāo)志著我國(guó)晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁入高速發(fā)展期，形成產(chǎn)學(xué)研用立體化交叉覆蓋的資源矩陣，為加快培育我國(guó)晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

SDSoW聯(lián)盟將以打造晶上系統(tǒng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略智庫(kù)、學(xué)術(shù)高地、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為宗旨，圍繞學(xué)術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用建設(shè)行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展平臺(tái)，堅(jiān)持科技引領(lǐng)發(fā)展原則，圍繞新型舉國(guó)體制建設(shè)，打造晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。聯(lián)盟理事長(zhǎng)、國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、清華大學(xué)魏少軍教授指出“軟件定義互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟正式更名為軟件定義晶上系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，意味著聯(lián)盟有了更為清晰宏遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)，為聯(lián)盟的發(fā)展開(kāi)啟了新篇章。未來(lái)聯(lián)盟的發(fā)展，更要做好各層面、各環(huán)節(jié)、各方向的統(tǒng)一，從思想落實(shí)、責(zé)任落實(shí)、措施落實(shí)到工作落實(shí)，發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用既有優(yōu)勢(shì)資源，匯聚成員合力，共同打造晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)?！?/p>

著眼未來(lái)，晶上聯(lián)盟將加快凝聚產(chǎn)業(yè)生態(tài)磅礴合力，締結(jié)廣泛“政產(chǎn)學(xué)研用金測(cè)”統(tǒng)一戰(zhàn)線(xiàn)，全面推動(dòng)“一網(wǎng)、一庫(kù)、一書(shū)、一平臺(tái)、一大會(huì)”業(yè)務(wù)體系建設(shè)，發(fā)揮聯(lián)盟成員技術(shù)優(yōu)勢(shì)，團(tuán)結(jié)成員單位發(fā)展合力，著力提升晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)影響力，集智創(chuàng)造科技興國(guó)強(qiáng)“芯”時(shí)代，助力實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)偉大使命。

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