造“芯片”,我国缺什么?——谈一谈芯片产业的人才问题

张捷 2018-04-24 浏览:
对芯片的问题,我们要看的更长线一些,中国的人才战略、教育战略,也要为这个关乎民族崛起大业的关键问题进行深入改革,全民一心卧薪尝胆,把卡脖子的芯片问题彻底解决!

造“芯片”,我国缺什么?——谈一谈芯片产业的人才问题

最近中兴事件,美国人拿芯片卡中国的脖子,芯片问题刷屏了!芯片产业要成功,人才是关键,为何我们的人才不足呢?我现在写了很多教育问题的文章,而我的本科专业,实际上是芯片专业,当时专业的全名叫做半导体物理与器件。因为学这个出身,就这个人才问题,还是有体会的。

当年我在中国科大物理系,具体的专业是半导体物理与器件,这个专业在国外叫做电子工程,简称doubleE,而中国叫做半导体,不过中国这个半导体一般是在无线电系的,与芯片实际的要求是有一定的差别的。在中国科大其实本系与这芯片技术有关的,还有固体发光和激光、磁学等专业。

科大的芯片专业在物理系,原因是科大当年与中科院的所系结合,在60年代以前,半导体就是一个小分支,是科学院物理所的一个研究室,后来分立出去成立的半导体所,在后来半导体所有分立出来微电子中心,而现在这部分如此的发达,国内却长期没有大学设立相关的学院,最近才有微电子学院的成立。

而国内的微电子学院,大多数是在原来的无线电系基础上来的,是一群搞电路应用的人,从设计电路板发展到设计集成电路,也就是把一块板子上的东西怎样集成变成一块芯片,不是研究芯片的制造工艺和芯片有所需功能的物理知识的,所以在制造芯片工艺上一直差距无法弥补,更别说芯片设备了。而这些物理知识的欠缺所带来的问题,业内没有物理背景的人是不会自己主动提及的。而我们的芯片,更广义上讲不止是三极管二极管组成的数字电路,还有各种传感器等功能器件,这些对物理性质的研究和要求,非常高!而且广泛用到了量子效应。

现在中国在芯片工业上,在设计和检测、封装等环节都有长足的发展,唯一发展不起来的就是制造流片这个环节,这个环节需要的就是物理、高技术等最密集的部分,而且需要复合型人才。我们可以看国内一些专家对封装和设计信心满满,华为海思自己的芯片也很多,但关键的流片环节都是代工!就算国内一些厂家可以流片了,但做光刻的掩模也做不了,要外面的光刻机给你做,我们的光刻机的差距更大,还巴统禁运。所以别看封装和设计做的好,想要突破依旧门槛没有半点降低,这是内行有人也故意不说的事情。

而芯片的制造和设备所涉及的相关物理研究,尤其是尺度到几十埃的分子尺度下,现代物理量子力学的影响越来越大,是没有学过现代物理基础不懂量子力学的电路设计出身的人很难突破的。更关键在设备制造上,更是要物理高手!最近很多物理的诺贝尔奖都给了研制设备的了,设备才是瓶颈。

学习量子力学,就要年轻,否则很难突破经典物理的思维定势,而且能够学懂量子力学的人,一定是需要一些天赋的,参加奥数等竞赛能够取得好成绩的顶尖孩子。记得当初我们科大物理系是全国高考取分最高的学校最高的院系之一,能够进来的,基本要比清华北大的提档线多几十分才可能的,有多位状元和奥赛金牌,但老师讲量子力学的时候,就说只有少部分的同学能够真正听懂,到考试不及格的是大部分。

而芯片专业到制造部分,相关的学科特别多,光刻肯定是光学有要求,扩散等工艺则化学要求也很高,还有超净超纯超真空等,所以甚至我们系的低温专业与之也会有关联,各种材料科学都用得到,而机械精度也是保障之一,自动控制也离不开,这是一个要求你对技术的理解和掌握特别全面的专业,对知识面的要求是很高的。当然同时你对线路等知识也要有概念才行。

我们学的好数学和量子力学的,很多人才是理论型的,专才型的,芯片是要求通才水平很高的,而且这个芯片的研究不局限于理论,还需要实验水平也很高,要有极强的动手能力,是要实际出产品检验的,不是有公式有逻辑理论体系就是成果的。仅仅做东西的这丝毫不差,光刻对准等,多少人的眼睛就不过关!想一下学霸有多少比例的孩子是不近视的?!

而这个人才的培养更关键的是费用问题,培养一个芯片制造方面有经验的大学生,费用极高!我们的扩招,招收的大量是一个黑板就解决问题的专业,教育变成了赚钱的产业,培养芯片专业的学生,是赔钱的!这费用一个人一年下来,绝对不可以收学费覆盖成本,即使是国外超高的学费也不可能,甚至成本要高于常青藤捐资入学的捐款。

我们做半导体芯片的费用之高,可以以简单的试剂成本来给大家说说,化学药品的纯度分等级,工业级是90%,化学纯99%,一般的试剂是分析纯的,99.99%。而半导体芯片需要的是MOS纯的,99.9999%,我们一般说这个纯度都说几个9,不是9都没有意义了,高的有10个9以上,最低也要六个9,这样的超纯,普通几块钱的试剂,当年就是几千块钱啊!另外还要超净环境,超净室从万洁到十洁,说的是一立方米的空间里面有多少尘埃,这看不见的都是钱!

这么高的费用,能够培养多少学生?!所以能够扩大培养的,就是设计人员,在电脑前画图和写代码,然后找代工厂流片,研究流片工艺这个难关的人才没有!所以我们对领导说培养了多少芯片人才,微电子学院每年有多少毕业生,但真的最尖的能够与外国掰手腕的人才却没有!而更难的在半导体设备,这个设备的研制需要的门槛最高。其中关键设备光刻机差距就更大,完全是卡脖子的!我当年毕业工作就是研究光刻的,对这里的水多深,特别有体会。

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张捷
中信改革发展研究院资深研究员