近日，由中國科學院和國家自然科學基金委員會聯合部署，中國科學院院士郝躍擔任編寫組組長、學科領域知名院士專家共同研究編撰的《中國集成電路與光電芯片2035發展戰略》在科學出版社正式出版發布，該報告是“十四五”國家重大出版工程“中國學科及前沿領域2035發展戰略叢書”的分冊之一。
??? 內容簡介 當前和今后一段時期將是我國集成電路與光電芯片技術發展的重要戰略機遇期和攻堅期，加強自主集成電路與光電芯片技術的研發工作，布局和突破關鍵技術并擁有自主知識產權，實現集成電路產業的高質量發展是我國當前的重大戰略需求。 《中國集成電路與光電芯片2035發展戰略》面向2035年探討了國際集成電路與光電芯片前沿發展趨勢和中國從芯片大國走向芯片強國的可持續發展策略，圍繞上述相關方向開展研究和探討，并為我國在未來集成電路與光電芯片發展中實現科技與產業自立自強，在國際上發揮更加重要作用提供戰略性的參考和指導意見。 本書為相關領域戰略與管理專家、科技工作者、企業研發人員及高校師生提供了研究指引，為科研管理部門提供了決策參考，也是社會公眾了解集成電路與光電芯片發展現狀及趨勢的重要讀本。 向下滑動查看
??? 編寫組組長簡介 郝躍，1958年出生于重慶市，籍貫安徽阜陽，中國科學院院士，西安電子科技大學教授、博士生導師，西安電子科技大學微電子學院教授，中華全國歸國華僑聯合會常委、陜西省歸國華僑聯合會第八屆委員會主席，長期從事寬禁帶半導體高功率微波電子學領域的研究和人才培養。
??? 中國學科及前沿領域 2035發展戰略叢書 據了解，中國科學院和自然科學基金委于2020年聯合啟動開展“中國學科及前沿領域發展戰略研究（2021—2035）”。組織400多位院士、3000多位專家，歷時三年，圍繞總論，以及數學、物理等18個學科和量子物質與應用等20個前沿領域，積極推進項目研究工作，形成了系列戰略研究報告，以“中國學科及前沿領域2035發展戰略叢書”形式由科學出版社正式出版。此叢書不僅是中國科學院學部“國家科學思想庫-學術引領系列”的重要成果，也被列入“十四五”國家重點出版物出版規劃項目·重大出版工程。這套叢書將為科技界、產業界的專家學者和技術人員了解科學前沿、認識和把握科學規律、促進和激發學術創新，提供有力支撐。
??? 集成電路與光電芯片的 科學意義和戰略價值 自1958年第一個集成電路問世以來，以半導體材料為基礎的集成電路芯片技術取得了突飛猛進的發展。集成電路是微電子學的主要研究對象和代表性產品，以集成電路為基礎的信息產業已經成為世界第一大產業。集成電路元器件組成的功能芯片可以將外界信息按照指令需求采集、獲取并進行一系列的處理和執行。根據不同的應用場景，人們可以選擇不同的元器件集成組裝成各種應用設備，如用于快速讀存信息的固態硬盤主要由非易失性存儲元器件構成，照相機的成像部分通過電荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）或互補金屬氧化物半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）來實現圖像傳感等。面向不同應用的半導體元器件構成的集成電路芯片在過去幾十年的發展歷程中完全改變了人類的生活方式。信息交互、貨幣流通、醫療娛樂等逐漸從20世紀的實體方式轉變成更加虛擬和數字化的方式。由于新冠疫情的暴發，公共衛生標準升高，視頻會議和線上溝通成為面對面社交的替代方案，直播和電商購物改變了單一的實體店購物模式，線上問診和虛擬游戲逐漸分流了一大部分的面診患者和肢體運動類游戲用戶。可以說，集成電路技術的發展極大地促進了集成電路應用產業的擴大。基于集成電路的應用豐富了信息獲取的多樣性（聽覺、視覺、觸覺）、信息存儲的綜合性（文字、數據、圖像、音頻、視頻）、信息處理的復雜性（大數據、云計算、人工智能）和信息傳輸的時效性與廣域性，開創了全新全面革命的信息時代。 為了實現速度更快、能耗更低、應用更廣的芯片功能，在過去的幾十年里，產業界一直通過晶體管微縮化來完成這一技術目標。然而，隨著集成電路特征尺寸逼近工藝和物理極限，一方面，人們依然沿用以往的技術路線，通過引入極紫外光刻等尖端技術，晶體管尺寸得以進一步按比例微縮化，同時借助三維（3D）集成等技術繼續提升集成電路芯片算力；另一方面，隨著大數據時代和人工智能時代的到來，人們也開始探索能夠滿足更高算力、更低能耗需求的新型架構和工藝技術。為滿足大數據產業而產生的非馮·諾依曼架構芯片、人工智能產業催生的類腦芯片以及完全顛覆比特概念的量子超算芯片等技術成為集成電路發展的新方向。同時，光電芯片經過長期的技術積累也已經開始在信息產業中廣泛應用，尤其是通信產業中的光通信芯片已經成為極其重要且不可或缺的部分。光電芯片的核心技術是利用半導體材料的光電轉化能力，即半導體材料可以通過吸收光子而產生電子，也可以通過電子的湮滅而發射光子。相比純電子芯片，以硅基光電芯片、Ⅲ - Ⅴ族半導體光電芯片及柔性光電芯片為代表的光電芯片在信息處理、光學傳感和顯示方面具有傳輸處理速度更快、更為靈敏和功耗更低等顯著優點。這些核心光電芯片，配合高速驅動、讀出、放大和時鐘電路等，通過高精度、高可靠性的光電耦合封裝技術，形成功能模塊或子系統，應用在數據中心、超級計算機、汽車自動駕駛、家用機器人、電信設備等大量既提高國家硬實力，又顛覆性地改變人們生活的民用領域，并最終形成完整的產業鏈。為了滿足信息技術向大容量、低功耗、集成化與智能化方向發展的新需求，多功能材料體系異質集成、光電融合集成和多維度 / 多參量 / 多功能 / 高效率調控及可重構成為光電芯片發展的主流方向。 集成電路與光電芯片技術是信息產業的基石，對提升國家綜合實力和保障國家安全具有極為重要的戰略意義。在信息技術強國普遍對我國實行嚴厲技術封鎖和打壓的國際環境下，實現我國集成電路與光電芯片自立自強，在關鍵技術方面重點突破并擁有自主知識產權，實現集成電路產業的自主可控發展是我國當前的重大戰略需求。根據世界半導體貿易統計組織統計的數據，2021年全球半導體市場規模超過5560億美元，同比增長超過26.2%，達到近十年來最大增幅。我國擁有全球最大的半導體產品消費市場，國內芯片進口額連續6年超過2000億美元，2021年集成電路進口額突破4000億美元，同比增長23.6%（WSTS，2021）。2014年，工信部發布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，對我國高端集成電路技術發展目標做了明確部署。近些年，我國集成電路產業持續穩步發展。賽迪智庫集成電路研究所統計，2021年，不包括設備材料，我國集成電路產業規模達到9666億元。集成電路出口方面，由于全球產能緊缺，加上我國若干新建產線投產，2021年我國集成電路出口額超過1500億美元。但是，從技術上來講，我國面臨的形勢是復雜和嚴峻的。我國高端半導體器件、集成電路與光電芯片的進口量仍然很大，自主研發的微電子、光電子器件和芯片核心技術積累仍顯不足。在目前技術封鎖的國際形勢下，我國在集成電路芯片和光電芯片技術方面的滯后已經影響到我國部分產業的安全。2015年3月美國商務部開始對我國采取限制出口措施，2018年8月美國“2018財年國防授權法案”禁止美國政府機構和承包商使用我國的某些技術，2019年5月美國商務部將我國部分公司列入“管制實體名單”，禁止美國企業向這些公司出售相關技術和產品；之后國外集成電路芯片設計制造商、供應商、電信運營商和金融機構陸續暫停了與進入“管制實體名單”公司的業務合作。集成電路與光電芯片確實是各國高科技產業博弈的重點和焦點，也是高新技術的核心和關鍵。未來集成電路與光電芯片的發展將直接決定我國的經濟命脈，只有掌握集成電路與光電芯片領域的一系列核心技術，迅速提升半導體相關產品的自主研發和生產能力，才能擺脫我國高端器件和芯片受制于人的局面。 來源：科學人文在線
