院士直言国产芯片工艺仍有明显差距 多重挑战下需多路径协同突围

问题——先进制程代际差距客观存,追赶面临“时间与难度”双重压力; 在集成电路领域,工艺节点迭代不仅决定晶体管密度、能效与计算性能,也直接影响高端处理器、人工智能算力平台和移动终端的竞争力。李国杰在国家超算互联网平台对应的活动上表示,国际头部晶圆代工企业已实现3纳米量产,并开始布局2纳米,部分新型晶体管结构也在推进产业化验证;相比之下,国内能够稳定量产的先进工艺主要仍在7纳米区间。工艺代际差距难以靠口号缩短,更不可能在短时间内完成跨越。 原因——关键装备与系统性能力短板叠加,制程下探“越小越难”。 业内普遍认为,先进制程向5纳米、3纳米乃至更小节点推进,对光刻、刻蚀、薄膜沉积、量测与缺陷控制提出更严苛的要求,其中高端光刻装备是关键环节。当前国际产业链分工高度细化,关键设备与工艺经验集中在少数企业和地区,后发追赶的成本随之显著上升。李国杰指出,在缺少可商用的关键光刻装备支撑时,可通过多重图案化等方式在一定程度上实现节点推进,但工艺复杂度、良率爬坡难度和制造成本都会同步增加,产业化扩产也更具挑战。 另外,先进制程的竞争早已不只是单点突破,而是“人才—设备—材料—工艺—良率—成本”的系统比拼。国际企业持续加大资本开支、强化供应链绑定、积累工程团队经验,使得追赶不仅是技术问题,更考验长期投入能力与组织协同水平。 影响——“工艺受限”倒逼路线调整,高端产品形态与应用场景将出现分化。 在工艺节点难以快速下探的情况下,产业界正通过系统架构创新与先进封装提升综合性能,“单芯片持续微缩”与“多芯粒协同集成”并行推进。2.5D、3D集成等先进封装路径,本质是以高密度互联把不同功能模块组合为系统级芯片,用相对成熟的工艺获得接近更先进节点的性能表现。 但先进封装并非“无代价替代”。芯粒互联带来的功耗、散热、封装尺寸与制造良率压力,会直接影响产品形态和落地节奏。服务器、数据中心与桌面平台在空间、功耗和散热条件上更宽裕,更适合通过“体积换性能”提升算力密度;而智能手机等移动终端对面积、功耗与散热更敏感,性能提升仍更依赖更先进的制造工艺与更高集成度的单芯片设计。由此,先进封装是重要抓手,但难以在所有领域取代先进制程的持续演进。 对策——以“制造能力攻坚+封装协同突破+生态体系建设”形成组合拳。 一是夯实基础制造能力,持续攻关关键工艺与装备环节。面向更先进节点,需要在装备、材料、工艺控制与量产良率上建立闭环能力,通过工程化验证与规模化生产相互牵引,逐步提升稳定性与可复制性。 二是把先进封装作为现实可行的增量路径,打通从设计方法到制造验证的完整链条。李国杰强调,封装不应被简单理解为“堆叠”,核心在于互联密度、带宽、延迟与可靠性的系统优化,并依赖设计工具、封装材料、测试验证和标准体系的协同成熟。 三是把软件生态建设放在与硬件同等重要的位置。算力平台的竞争不仅在芯片本身,更在开发工具链、编译器、系统软件、应用适配与开发者社区。当前主流平台在软件与工具链上积累深厚,重建生态需要长期、成规模的人才投入与产业协作。李国杰以工程投入规模提示:生态补齐往往需要成千上万甚至更大规模团队的持续投入。缺少生态支撑,硬件优势难以转化为产业竞争力。 四是聚焦应用牵引与场景落地,形成“需求—产品—迭代”的正向循环。围绕高性能计算、数据中心、行业计算平台等更易规模化落地的领域,通过稳定订单与工程反馈加快技术迭代;在移动终端等领域,则需同步推进低功耗设计、系统级优化与制造能力提升,避免出现“局部领先、整体受限”。 前景——这是一场长期赛跑,窗口期在于协同与耐心。 从全球趋势看,先进制程仍将沿着更小节点与新型晶体管结构持续演进,资本与技术门槛还会抬高。对后发追赶者而言,单一路线难以覆盖所有需求,更需要以体系能力建立优势:制造端稳步提升可控水平,封装端拓展性能增量空间,软件端形成可持续的开发者与应用生态,并通过产业链协同降低试错成本、缩短迭代周期。未来一段时期,“先进制程突破、先进封装扩能、生态系统完善”很可能并行推进,任何一环的短板都可能拖累整体成效。

芯片竞争从来不是某一项技术的短跑,而是产业体系与创新生态的长跑;只有正视差距、尊重规律并持续投入,才能把阶段性路径沉淀为长期能力,把“争取时间”转化为可持续的优势。面对全球技术迭代加速与外部不确定性上升,更需要以系统工程思维推进协同攻关,在关键领域形成可迭代、可持续、自主可控的发展格局。