国家集成电路封测产业链技术创新战略联盟2012年工作总结

  一、 联盟基本情况

  在国家科技部相关司局的领导下,集成电路封测产业链技术创新战略联盟于2009年12月30日在京成立,成为国家科技重大专项中第一个产业技术创新战略联盟。2010年6月1日被科技部正式确定为开展试点工作的产业技术创新战略联盟。联盟主要依托江苏长电科技股份有限公司、南通富士通微电子股份有限公司,由从事集成电路封测产业链制造、开发、科研、教学的25家骨干单位作为发起单位组建而成。联盟以企业为主体,以产学研相结合为创新平台,以国家科技重大专项为纽带,围绕“以市场带动研发、以成果推动产业”为主线,积极开展试点工作。联盟理事会25人,专家委员会17人,秘书处专职人员 9 人,联盟从2009年组建时的25家,2012年已发展到55家。

  联盟旨在通过掌握制约我国封测产业发展的装备、成套工艺及材料核心技术,开发有自主知识产权的高端封测产品,培育能参与国际竞争的世界级封测企业,实现我国集成电路封测产业技术水平与世界同步发展,使我国成为世界集成电路封测产业强国,支撑信息产业发展。同时带动高端封测装备制造业、材料等产业发展,促进产业结构调整,提升我国封测产业的核心竞争力,形成装备、材料、工艺的配套能力和较完整的产业链,形成国际竞争力,并在三维集成等若干新技术领域实现跨越式发展。

  二、联盟创新活动

  联盟本着以企业为主体打造创新体系的宗旨,围绕专项总体目标,在封测领域启动项目共计18项,其中装备与零部件5项,成套工艺9项,测试技术2项,关键材料1项,前瞻性研究1项。参与02专项研发单位数十家。资金投入总额超过40亿元,其中,中央财政超过15亿元。目前已形成了较为完整的封测产业链,大幅提升了国内企业的竞争实力,封装龙头企业长电科技已进入国际前八强。

  长电科技承担的“高端封装工艺及高容量闪存集成封装技术开发与产业化”项目顺利通过了专项组织的验收,产品已进入批量生产阶段,并成功获得了国内外高端客户连续增长的订单,新增销售超过10亿元,目前产销两旺,极大提高我国封装产业的竞争力,长电科技已进入国际封装产业前八名。由长电科技、通富微电联合牵头组织的“关键封测设备、材料应用工程”项目通过大兵团作战方式,39个课题已有37个课题通过验证单位验证,并有15种设备和8种材料实现了产业化销售,项自已顺利通过专项组织的验收。随着“十一五”目标的完成,占我国集成电路产业产值近50%的封装产业形成了综合配套能力,工艺技术接近国际先进水平,初步具备实现自主创新发展的能力。

  在已启动的项目中,企业在承担项目的数量和经费上都占有主导地位:企业牵头的项目为17项,占总数的94%,院所高校牵头的项目为1项,占总数的6%;在中央财政预算中,企业牵头承担项目中央预算为占总额的97.78%,科研院所和高等院校牵头承担项目中央预算为2.22%。

  截至2012年底, 02专项已启动105个项目,2011年底合同到期项目有29个,其中封测项目7项。已经完成合同任务书规定的各项任务,并经02专项总体专家组审查确认,基本具备验收条件的项目有6个,暂不具备验收条件的项目有1个(主要原因是项目的整体技术指标和产业化指标都已完成,但下属一个课题技术研发内容虽已完成产业化销售指标目前尚未达到《课题合同任务书》考核要求)。

  联盟积极配合专项办组织到期项目的任务及财务预验收工作。为保证预验收工作科学性、严肃性、有效性,联盟在预验收环节与责任专家严格把关,确保预验收质量。按照02专项验收流程,在验收前组织专家实地进行项目审查、第三方专业机构进行审计、内部任务及财务的预验收等。

  在积极组织十一五关键封测设备、材料应用工程项目到期项目验收的同时,努力开展十二五通讯与多媒体芯片封装测试设备与材料应用工程项目的推进工作,封测联盟还牵头组织承担了 “集成电路封装QFP技术标准”的制定工作,抓紧了三维系统级集成技术研究与先导中心的建设;编制了中国集成电路封测产业链技术创新路线图。

  如,共同组建的我国第一家“高密度集成电路封装技术国家工程实验室”实验室在运作过程中,以企业为中心、以市场为导向,围绕企业把产、学、研做好,真正起到了强强结合,优势互补,共同发展的目的,已申请专利27项,其中发明专利14项。

  如,华进半导体封装先导技术研发中心的建立,不仅仅是为了发展先进封装工艺技术,其意义更在于集中中国先进封装的研发力量,为设计、工艺及装备和材料等全产业链的技术进步提供研发平台的支持,从而促进整个产业链的发展。其总体目标是:完成承担的各类国家、省级科技计划项目;针对未来半导体封测先导技术进行研究和开发,立足于我国集成电路和电子制造产业特色,在主流技术和产业发展上,赶上和部分超越国外先进水平。

  如,联合国内主要应用单位,开展应用技术研究,直接面向用户的具体需求,建立能够为高可靠集成电路封装开发高可靠陶瓷管壳产品和具备产业化能力的技术平台;建立了键合丝键合成球及可靠性测试平台。

  联盟通过产学研合作,充分发挥了科研院所在基础研究方面的优势,加深了企业科研人员对产品设计、产品结构、产品工艺的理解,优化了产品的设计,缩短了企业研发时间,大大加快了项目实施进度。同时,通过探索逐渐形成了以企业为导向的有效的产学研合作模式,做到了企业与科研院所之间的优势互补,为促进各种创新要素向企业集聚,提高企业的技术创新能力和市场竞争力发挥了作用。

  二、联盟创新绩效

  一是封装工艺、设备与材料研发及产业化取得了重要进展,逐步向部分高端产品推广应用。在专项实施前,国内封装企业的产品主要集中在中低端,高端技术研发能力弱,尚未建立起具有市场竞争力的高端产品设计服务体系,普遍处于客户的备选供应商地位,前三大内资封测企业先进封装总体占比不到5%。在02专项支持下,联盟成员单位加大了技术攻关和产品升级转型的投入,前三大内资封测企业2007年销售总额为40多亿,2011年销售额超过100亿元,成长率达62.5%;先进封装技术产品所占份额,2007年前三大内资封测企业先进封装总体占比不到5%,2011年达到20%以上,在整体技术水平提升的同时,部分具有自主知识产权的先进封装技术开始媲美国际先进技术;并且通过并购、自主开发等多种手段,不同程度地掌握了多项关键核心技术,如长电科技的具有自主知识产权的copper pillar bump(铜柱凸块技术)、MIS(预包封互连技术)等,另外长电拥有的铜柱凸块技术受到了国际大型砷化镓晶圆大厂对该技术的授权申请,仅授权和技术转移就向长电支付了150万美金,此外该台湾公司在使用此专利技术每生产1片圆片就必须向长电支付6美金的专利费。目前CPU芯片封装大部分采用该铜柱凸块技术,今后随着封装技术不断转向TSV等先进封装技术领域,铜柱凸块技术将有望占据高达80%以上的市场份额。如,02专项的启动对长电高端基板封装产生了的深刻影响。2009年项目启动时,仅两条产品线,不足5家量产客户,不足10个量产产品,年收入4900万元,2011年项目结束时,4条产品线,15家量产客户,30余个量产产品,年收入17120万元,2012年项目结束一年后,5条产品线,20余家量产客户,50余个量产产品,年收入达到40100万元。

  目前国内封测大厂所需的关键封测设备及材料仍然严重依赖进口,尤其是高端封测装备及材料基本上100%都控制在国外厂商手中,不仅价格昂贵,给企业带来了很大的成本压力,而且交货期长,严重牵制了国内企业在高端封装技术产品上的发展。面对这样的状况,封测联盟通过总体协调和推动开展国家科技重大专项“关键封测设备及材料应用工程”项目,目前已实现多种关键封测设备及封测材料国产化23种设备中有21种通过了工艺验证,15种实现了产业化销售,销售额达1.69亿元;材料课题中9种材料有8种材料已经达到预定指标,4种已经形成批量销售,销售额已达约1.63亿元。并且在集成电路封测装备、材料企业与封测工艺企业之间建立起了有效的沟通机制,通过充分利用封测企业多年来进口设备使用的经验,有力的推动了装备及材料业的快速成长,从而提升了集成电路封测产业的整体竞争力。

  二是在封测领域创新了产学研用的合作模式,按照“企业产品产业化---产业先进技术开发---相关基础研究”的思路进行产业提升,明确封测企业、新型技术研发共同体、高校和研究所需要承担的任务。尤其在研发、协同创新的组织体系方面,龙头企业、高校及研究所共同注资成立前沿共性技术研发共同体,利益相互渗透,协同创新,形成有机的整体,以做到发挥企业的产业化优势、高校、研究所的研发优势,承担“产业先进技术开发”,来提升整个行业的技术创新能力,由中国科学院微电子研究所牵头组织的“TSV技术攻关联合体”汇聚了13家企业与15所大专院所,通过参加ECTC、EPTC、ESTC和ICEPT等国际知名的封装会议并发表演讲,使中国第一次在国际封测领域发出了自己的声音,随后长电科技、通富微电分别在美国的硅谷和台湾的SEMICON进行了新技术与产品的推介,使国际业界开始重视起国内封测产业。

  三是提高我国封测产业技术创新能力和核心竞争力,持续带动具有中国特色半导体封测产业链和价值链的发展。通过产业链垂直整合,系统集成制造商和芯片设计公司、封测企业等进行紧密的沟通与联系,按照应用需求和技术蓝图,采取“应用一代、研发一代、储备一代”的研发战略。由系统集成厂商牵头、封测厂商参与,将现有封装技术直接应用于市场化的产品开发;由封测厂商主导,在引进、消化、吸收的基础上,研发新的封测技术与产品;由实体化的技术开发平台主导研究下一代产品技术的核心设计方法和工艺技术,并由研究机构、大学面向未来技术开展基础性的新材料、新器件、新集成方法研究。企业与高校、研究所之间建立共性技术研发平台,充分发挥企业的产业化优势、高校、研究所的研发优势,有效的优势资源整合,从而提升整个行业的技术创新能力。在此基础上,长电科技、通富微电、华天科技、深南电路和中国科学院微电子研究所共同发起成立了华进半导体封装先导技术研发中心有限公司,为打造我国世界级封测企业提供技术支撑,实践国家以企业为创新主体的目标。

  四是突破了一些核心、关键、共性技术。在三维、圆片级封装基础性研究,封装工艺及性能,测试系统及功能,封测关键设备,材料等方面都有突破。如,在高密度凸点、厚铜凸块方面,产品由单一的功放类扩展至电源管理、电磁屏蔽、内存器件、调频器件等,原来只在国外加工的客户,如德州仪器、国家半导体、安森美等,纷纷将其WLCSP产品移转至中国大陆。具备应用于三维封装的硅通孔(TSV)关键技术,包括深孔加工及填充、键合凸点成型、圆片间低温键合技术等,并实现了其相关应用;采用电镀方法制作Cu-Sn系金属凸点,用于片间键合;在小直径TSV关键技术方面取得有价值的研究成果,获得了直径≤5μm的TSV芯片,实现了小直径高深宽比孔结构的DRIE刻蚀、薄膜淀积、铜填充和减薄。

  掌握了封装体模型参数提取、模拟和仿真技术;封装最高外引脚数由原600Pin提高到1200Pin,并对外提供快速封装服务;掌握了高密度有机基板封装技术,实现了FC-PBGA封装技术。

  建立了可针对以QFN/LQFP等先进封装外形为主所需的国产关键封测设备、材料实施验证的平台。国内首台应用于晶圆级封装的光刻机,国内首台晶圆级封装涂胶机进行量产等,都是对国内装备业的支持。带动了半导体器件的发展朝着模块化、集成化的方向发展,以适应各种电子设备小型化、轻量化、薄型化及多功能化的需要。

  圆片级芯片尺寸封装技术(WLCSP):实现了0.4mm节距圆片级凸点技术、1000 Pin以上I/O数铜柱凸块工艺技术、单层再布线技术等多项技术突破,目前在国内手机CSP封装市场上占据100%份额,产品得到Nokia、苹果、Motorola等国际公司的认可。该技术又成功应用于世界上体积最小的影像传感器封装,使长电科技成为知名的影像传感器封装基地。

  五是联盟参与制定的产业技术规划或产业技术路线图。“十二五” 封测项目指南建议、预评审;“十二五”中国半导体行业发展规划;三维高密度系统级集成封装(SIP/SOP)发展趋势;中国科学院信息技术科学部“微纳电子”学科发展战略研究;中国集成电路封测产业链技术创新路线图。联盟围绕集成电路封测产业链技术路线图工作,汇总并起草了《集成电路封测产业链十二五技术路线及项目指南建议草案》报02专项总体组参考,得到了总体组的认可,优选出了12项当前中国集成电路封装测试产业亟待发展的关键技术。该《草案》的项目大部分已在“十二五”指南中得到了体现,部分项目已在实际实施之中。

  以科学、务实、严谨的态度组织编写有产业特色的《中国集成电路封测技术发展趋势》一书,其目的是借鉴国外经验,根据中国集成电路封装测试业的现状以及达到的技术水平,涵盖封测产业链,为政府制定政策、规划提供借鉴,对企业发展、教育事业的发展予以指导。联盟专门邀请了业内的专家、学者以全局角度和全行业未来发展的高度对中国集成电路封测业的现状、存在问题及技术路线编制提出了设想和建议。经过近3年的努力,初稿分别提交专家委员会、联盟理事会、指导委员会审核。

  六是封测联盟牵头组织承担了 “集成电路封装QFP技术标准”的制定工作。从产业链需求来看,国内自主知识产权的封测技术与国际上相比非常弱小,在产品标准等方面基本没有话语权,但由于国内电子产品市场巨大,对于封测业的整体需求依然强大,产品的需求成为国内集成电路封测产业发展的最强大驱动力,有助于封测产业的发展。集成电路封装PQFP系列技术标准开展的初期,先组织各个合作单位进行了分工,针对QFP系列封装的型谱、外形尺寸、材料、机械性能、热电性能、绿色环保、可靠性、标识等方面进行了大量的试验和数据资料采集工作,讨论制定相应的标准内容,从标准的初稿到标准的征求意见稿。目前QFP标准制订工作已经进行到标准送审、报批阶段。

  联盟近三年组织合作创新项目获得知识产权共有760项,其中发明390项,实用新型314项,外观6项,PCT13项,软件著作权37项。联盟秘书处设专人从事组织协调工作,特别是按照市场机制建立了以知识产权为中心的利益分配机制。为了进一步强化封测产业链专利的御外作用,我们又在《集成电路封测产业链技术创新联盟知识产权管理办法》基础上制定了《封测专利池管理规定》。

  二、 联盟创新效率

  1、争时间抢速度, 确保应用工程项目课题的顺利完成。

  一是企业填付资金,争时间抢速度,注重加强研发单位与应用单位之间的技术交流,加强双方的互动。二是专项带动,整个过程验证单位均能毫无保留地预以沟通传授,通过到验证单位生产一线多次反复实地查看以及与有实际应用经验的工程师进行交流,避免了在研发过程中由于经验不足而可能会走的许多技术弯路,加快了设备、材料的研发进程。三是强化了评估审核机制。联盟对所有课题进行监督检查,所有课题单位都提交阶段性课题执行报告。联盟组织验证单位、责任专家等抽查了部分课题单位的实际执行情况,确保应用工程项目课题的顺利完成。封测联盟通过产学研合作建立研发平台和开展技术创新活动,突破了一些关键的工艺技术,实现了产品及技术的升级,获得了自主知识产权,对企业抵御金融风险、提升市场竞争力起到了一定作用。由于项目针对性强,替代进口为客户降低了成本,同时本企业也取得了良好的经济效益。

  2、吸引了一大批活跃在国内科研和生产一线的优秀人才,凝聚了我国一流的科研机构、高等院校和创新型企业的核心团队。

  联盟很大程度上凝聚了力量,提升了企业技术人员的技术素养,在项目实施过程中,一方面培养和提升本公司的技术人才,另一方面为以后公司的发展储备高端技术人才。共有3000余研发人员加入封测项目的实施中,其中中高级研发人员为1000余人,一批年富力强经验丰富的高端人才承担了专项研发的主要工作。

  在诸多学科领域如精密机械、自动控制、精密光学、计算机应用、气动技术、系统工程学,培养了一大批技术人才,这些人才是企业赖以生存和发展的基石。同时对外招募有经验的半导体行业专家,直接从产品技术和管理方面为企业的快速发展提供指导。如,清华大学蔡坚副教授于2009年至今,担任广东省科技特派员。2011和2012年,中科院微电子所4人作为广东省科学特派员,到深圳深南电路有限公司,参与多项科研活动。

  如,华进半导体封装先导技术研发中心的“大学合作计划”、 三维硅通孔(TSV)国产装备技术、国产封装材料技术等研讨活动,联合了北京大学、清华大学、东南大学、浙江大学、中国科技大学、上海大学、上海交通大学等一批国内著名大学,以及国内TSV技术装备制造企业、国内封装材料的企业代表开展交流活动,进一步利用高校和研究所的资源,促进我国先进封装技术的资源整合,提高整个产业的研发效率。并通过产学研活动,将国内先进封装技术的研究甚至整个封装产业的发展提升到一个新的高度。

  3、组织对外技术转移、标准推广及新产品示范应用。

  联盟骨干企业承担的“先进封装工艺研发”项目进入批量生产阶段,成功获得了国内外高端客户连续增长的订单,年新增销售超过8亿元。 “关键封测设备与材料应用工程”项目取得重大进展,研发的23种封测设备和8种材料产品完成了考核验证,并实现销售。与此相关的国外进口设备、材料立刻有了反应,纷纷降价。通过实施过程的强化,对课题的评估审核与跟踪监督,项目各研发课题形成销售数亿元,并形成出口。如,全自动晶圆切割膜贴膜机的研发与产业化,中电科58所江苏省集成电路测试服务中心综合实力在国内专业测试公司中名列第一,STS8200 模拟测试系统于2009年开始市场试用及销售,目前已广泛进入国内的主要封测公司,实现装机销售约400多台,并大大节省了测试时间,降低了客户的测试成本。2012年3月SEMICOM展会期间,STS8203 半导体器件测试系统正式推出展示,引起业内的关注,带有直线电机的软焊料封装设备成功推到市场。

  四、联盟利益保障

  在联盟这个平台上,企业可以找到自身技术难题的解决方案、提高竞争力,科研机构可以与市场近距离接触,了解真正的市场需求,避免闭门造车的盲目性。另外通过这个平台,加强研发单位与应用单位的技术交流,少走技术弯路缩短开发周期。可以聚集一个链条上的不同企业,解决共有问题。如,TSV联合体制定了严格的管理制度,定期举行技术交底会及技术研讨会,向企业汇报课题进展,与企业进行充分、及时的沟通,对企业提出的问题做出正式、明确的答复;邀请企业参与到各个研究课题里,一方面定期从研究院所得到进展报告,对研究工作进行监督,另一方面可以保证研究方向是业界感兴趣的。

  一是“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”“十一五成果发布暨采购合同签约仪式”在北京举行, 23种封装装备和8种封装材料已通过生产线验证。

  二是“大兵团作战”中企业真正成为自主创新的主体,从而可以降低单个企业研发成本,分担研发风险;资源互补,共同完成创新;缩短研发周期,积淀创新资源,以便企业打造出更持久、更独特的核心竞争力。

  三是良好的运作机制和管理机制,使得项目实施取得了实实在在的效果。比如,联盟封测应用工程项的实施,使研制设备价格比进口设备低20%至30%,迫使进口设备出现了降价的趋势。此外,个别研发单位已有商业化订单,国内生产厂商有望较快参与国际竞争,改变关键封测设备国外企业一统天下的局面。

  四是封测联盟成立以来,加快了产业资源整合和向价值链高端发展,促进了市场开发与技术进步的结合,提高了产业化经营水平,调整优化了产业结构。专项产业化项目在目前总体行业不景气的情况下,仍出现了产销两旺、供不应求的可喜局面。

  五是通过产学研成员之间的优势互补和协同创新形成了一种长效稳定的利益共同体,有利于突破产业发展的关键技术,有利于构建共性技术平台,凝聚和培养创新人才,加速技术推广应用和产业化。

  五、联盟发展中存在的困难、问题和政策建议

  一是有些成员单位仅能从本企业的角度考虑问题,不能站在封测产业的高度上思考问题。正确引导企业的技术创新方向与国家战略利益相结合,与区域支柱经济发展需求相结合,需在制度和相关机制上加以扶持和保证。

  二是十二五应用工程项目由原先的前立项项目改为后立项后补助办法后,给项目管理带来一定难度。

  三是建议政府相关管理部门对国产设备采购采取一定优惠和强制政策,使国产化设备拥有更高的市场占有率,从而促进民族产业的振兴和发展。

  四是政府部门应对国内封装测试企业重点扶持,在引进外资时,要考虑对内资同类企业所带来的冲击和影响,特别是对于低端封测技术的引进应加以限制。

  五是希望政府在国家或产业层面出台指导联盟用足用好已经出台的政策,引导产业技术联盟的发展,积极探索无偿资助、贷款贴息、后补助等方式,支持和鼓励联盟承担国家和地方重大技术创新项目。加大对联盟的智力和人才支持,对联盟招才引智、人员培训提供服务。疏通融资渠道,创新金融产品,加大对联盟的金融支持。

  六是现联盟机构不是一个实体建制,各种运作缺乏法律保障。是否可以考虑以秘书处为法人实体,理事会授权的管理模式,确保联盟秘书处工作的持续性和相对稳定性,规避非法人组织下存在的普遍问题或缺陷,在国家重大专项的引领下,以推进产业发展为目标,以成果产业化为目的,使联盟产学研联合的创新平台得以长期有效的发挥出作用。

  六、2013年工作思路和工作重点

  加快落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的重点任务,以国家科技重大02专项“通讯与多媒体芯片封装测试设备与材料应用工程”为技术驱动平台和纽带,依托各联盟成员单位的人才、技术和市场资源,联合开展集成电路封测产业链领域关键核心技术攻关,开发针对产业应用工程具有自主知识产权的重大创新产品,强化我国集成电路封测产业的核心竞争优势,形成我国集成电路封测产业关键技术与重大科技产品创新的强大推动力。

  1.加快技术创新联盟的制度建设和体系建设,增强创新能力。积极构建和探索多种、长效、稳定的产学研用相结合的机制,严格按程序做好封测联盟的换届工作。

  2. 充分认识以技术创新推动调结构、促升级的重要性,认真组织做好封测领域专项指南项目立项建议征集,起草《集成电路封测产业链专项项目指南建议草案》并报02专项总体组参考。

  3.针对“十一五关键封测设备、材料应用工程项目”加以认真总结,从项目立项、评审、过程管理、组织模式、验证及釆购、后续产业化销售等,总结成功经验及不足,并对专项提出建设性建议。

  4.充分发挥联盟组织协调、沟通联络、咨询服务等作用,组织开展各项专业技术活动,力求取得技术突破或阶段性技术突破。特别是加强联盟知识产权工作,进一步完善专利及共享机制,在联盟内部运营起来。分别与中国电子材料协会、与中国电子装备协会、与光刻机装备技术创新战略联盟联手组织学术研讨活动。

  5.以市场为导向,针对联盟成员单位提出的若干关键技术攻关或重大产品课题,确定牵头成员单位并按照项目协作攻关的组织方式,吸收配套企业、研究院所及系统开发方案,组织创新攻关。加快国家科技02重大专项“面向通讯、多媒体等高端芯片封装的封装设备与材料应用工程”推进。

  6.组织封测联盟成员单位开展封测产业链技术发展、市场方向的交流和研讨活动,组织有能力的成员单位在合作基础上开放资源,建立专业性公共技术平台,提高成员单位对集成电路封测产业链科技创新的支撑服务能力。与光刻机装备技术创新战略联盟共同组织国产集成电路装备产业技术创新支撑体系研究报告编制工作。完成《中国集成电路封测产业技术创新路线图》定稿工作。

  7. 秘书处继续编制好双月刊《集成电路封测产业链技术创新战略联盟简讯》并按期编辑出刊。加快集成电路封测产业链技术创新战略联盟网站的内容更新,完善网上服务。

  8. 集成电路封装PQFP系列技术标准研究项目完成验收工作。

  集成电路封测产业链技术创新战略联盟

  二0一三年二月八日