大國科技競爭白熱化 集成電路產(chǎn)業(yè)身陷囹圄

半導體是計算機、通信、武器裝備、汽車、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。我國半導體產(chǎn)業(yè)嚴重受制于人，近年來尤其受到歐美等國的聯(lián)合限制與打壓，嚴重阻礙我國先進技術(shù)的發(fā)展，限制國防軍工、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，鎖住我國前沿科技發(fā)展的咽喉。從2022年10月，美國商務(wù)部公開對中國先進計算和半導體制造物項實施新的出口管制規(guī)則，到2022年8月，美國正式出臺《2022年科學和芯片法案》（簡稱“芯片法案”），再到歐日韓等國推動加劇半導體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的的分裂，掣肘全球半導體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。歐美等國的層層逼迫、步步打壓，使我國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨斷崖式下降的風險，受制于人不如立志治于人，創(chuàng)新發(fā)展中國自主的半導體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，實現(xiàn)換道超車迫在眉睫。

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，數(shù)字時代下數(shù)據(jù)爆炸式增長對半導體計算架構(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，單純靠提升工藝來提升芯片性能的方法已無法充分滿足時代的需求，半導體行業(yè)逐步進入了后摩爾時代。如何在嚴峻的外部形勢下，基于現(xiàn)有尚未成熟的先進替代材料研發(fā)制造、突破創(chuàng)新的計算方式，探索出一條可實現(xiàn)半導體行業(yè)戰(zhàn)略突圍的新型發(fā)展路線，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，變被動為主動，在新世紀大國科技戰(zhàn)中占據(jù)主導地位，成為當下亟待解決的難題。2019年，中國工程院鄔江興院士團隊基于中國半導體產(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)計和應(yīng)用全流程，融合預制件組裝和晶圓集成創(chuàng)新思想，提出基于預制件的軟件定義晶圓集成系統(tǒng)，形成以應(yīng)用場景垂直整合、隨閱歷數(shù)據(jù)自我演化的新一代智能集成電路設(shè)計、工藝和應(yīng)用技術(shù)。

軟件定義晶上系統(tǒng) 助力實現(xiàn)科技強國夢

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，變革當前“晶圓-芯片-模組-機匣-機架-子系統(tǒng)-系統(tǒng)”的逐級堆砌、稀疏互連的層層插損式工程技術(shù)路線，提出“芯粒-晶圓拼裝”的異構(gòu)異質(zhì)、超高密度、拼裝集成的無插損式工程技術(shù)路線，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)，全面顛覆通過層層虛擬來“應(yīng)用適配結(jié)構(gòu)”的性能衰耗式技術(shù)路線，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)計算的性能、效能乃至智能綜合增益，開辟面向領(lǐng)域的軟硬件協(xié)同計算新范式。

軟件定義晶上系統(tǒng)將集成電路依賴工藝進步的技術(shù)路線升級到結(jié)構(gòu)、工藝、集成等多維協(xié)同的技術(shù)路線，對集成電路的設(shè)計方法、計算范式、集成方式和組裝工藝等進行了顛覆式創(chuàng)新，可帶動集成電路從片上系統(tǒng)（SoC）時代躍遷到晶上系統(tǒng)（SoW）新時代。為大數(shù)據(jù)、云計算、5G等新基建提供全“芯”預制件，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，更新集成電路基線技術(shù)坐標，實現(xiàn)與美國同位乃至錯維競爭，最大化發(fā)揮國內(nèi)在新結(jié)構(gòu)、新計算、新互連、新工藝等方面的技術(shù)優(yōu)勢，充分兼顧國內(nèi)加工、封裝、測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。

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

軟件定義晶上系統(tǒng)技術(shù)是實現(xiàn)我國集成電路突破“卡脖子”技術(shù)，發(fā)展自主可控技術(shù)路線的最優(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》，列入國家科技部、軍委科技委等“十四五”科技規(guī)劃，納入之江實驗室、紫金山實驗室、嵩山實驗室、海河實驗室等戰(zhàn)略科技力量支持， 60多家單位參與軟件定義晶上系統(tǒng)研究與開發(fā)工作，涵蓋了集成電路設(shè)計、驗證、工藝、制造、封測等產(chǎn)業(yè)鏈單位。

在此中美大國科技競爭關(guān)鍵之際，團結(jié)現(xiàn)有晶上系統(tǒng)資源力量，實現(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、制造、驗證、測試、標準、應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)創(chuàng)新發(fā)展，從材料、設(shè)備、設(shè)計、工藝等多角度實現(xiàn)閉環(huán)，是實現(xiàn)我國決勝突圍的關(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)學研用金”統(tǒng)一戰(zhàn)線，圍繞學術(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， 加快培育“人無我有、人有我優(yōu)”的晶上系統(tǒng)技術(shù)生態(tài)與產(chǎn)業(yè)體系時不我待。

搭建技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)同平臺 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（簡稱SDI聯(lián)盟），SDI聯(lián)盟是2017年由國家數(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)合國內(nèi)頂尖高等院校、科研院所、企業(yè)和金融機構(gòu)等單位，協(xié)商一致自愿發(fā)起成立的中國首個網(wǎng)信領(lǐng)域全國性行業(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，參會人次達兩千人，組織技術(shù)交流、產(chǎn)品推介活動近30場；落地國家、國防、政府項目10余項，促成成員單位間合作項目40多項，推動申請國家發(fā)明專利150余項，初步形成集研發(fā)、生產(chǎn)、測試、應(yīng)用于一體的咨詢業(yè)務(wù)。

為進一步發(fā)揮聯(lián)盟資源優(yōu)勢，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)盟召開閉門理事會，會上一致通過將SDI聯(lián)盟更名升級為軟件定義晶上系統(tǒng)（SDSoW）技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟首席科學家，中國工程院鄔江興院士在會上做《SDSoW的科研布局與愿景展望》報告，鄔院士指出“SDSoW聯(lián)盟是一個開放的聯(lián)盟，首要任務(wù)是要傳播技術(shù)優(yōu)勢，吸引技術(shù)優(yōu)勢單位參與進來，進行技術(shù)合作；其次，守正創(chuàng)新，推動軟件定義晶上系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括預制件、軟硬件協(xié)同架構(gòu)設(shè)計、晶圓基板集成設(shè)計、供電散熱設(shè)計等的發(fā)展。同時，在聯(lián)盟發(fā)展過程中還要有破界思維，抓住技術(shù)的第一性原理，不斷的進行技術(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，通過高效合作構(gòu)建相關(guān)行業(yè)標準，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，因為要在當前形勢下，對卡脖子痛點領(lǐng)域進行突破，必須考慮該類領(lǐng)域的產(chǎn)品研制和應(yīng)用推廣，促進SDSoW產(chǎn)業(yè)生態(tài)進入良性循環(huán)。”

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

乘風破浪 攜手共建晶上系統(tǒng)“芯”時代

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

SDSoW聯(lián)盟將以打造晶上系統(tǒng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略智庫、學術(shù)高地、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為宗旨，圍繞學術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用建設(shè)行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展平臺，堅持科技引領(lǐng)發(fā)展原則，圍繞新型舉國體制建設(shè)，打造晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。聯(lián)盟理事長、國際歐亞科學院院士、清華大學魏少軍教授指出“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的發(fā)展目標，為聯(lián)盟的發(fā)展開啟了新篇章。未來聯(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、責任落實、措施落實到工作落實，發(fā)揮產(chǎn)學研用既有優(yōu)勢資源，匯聚成員合力，共同打造晶上系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。”

著眼未來，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)學研用金測”統(tǒng)一戰(zhàn)線，全面推動“一網(wǎng)、一庫、一書、一平臺、一大會”業(yè)務(wù)體系建設(shè)，發(fā)揮聯(lián)盟成員技術(shù)優(yōu)勢，團結(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)造科技興國強“芯”時代，助力實現(xiàn)科技強國偉大使命。