从沙子到芯片：合肥集成电路产业的崛起与发展历程

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大到火箭，小到手机，都离不开这条“路”。

显微镜下，在这方寸的空间里，万千晶体管呈交叉分布的状态。它们就像是阡陌那样纵横交错，一方面连接着已知的领域，另一方面连接着未知的领域；既连接着过去，又连接着将来。

这就是集成电路，也是人们常说的——芯片。

“造芯”，恰似指甲盖上建摩天大楼。难，难于上青天！

其实，集成电路的“源头”是一粒小小的沙子。然而，从沙子到芯片的过程是道阻且长的。

国内先发城市，往往历经数十年发展，方有如今的璀璨“芯”图。

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2012年集聚企业20余家，产值不足10亿元；

2021年，这两个数字已变成超350家、近400亿元；

2021 年在中国大陆城市集成电路竞争力的排行榜里，合肥处于全国第六的位置；合肥在 2021 年中国大陆城市集成电路竞争力排行榜中排到了全国第六；2021 年中国大陆城市集成电路竞争力的排行榜显示，合肥在全国位列第六；在 2021 年的中国大陆城市集成电路竞争力排行榜中，合肥位于全国第六；2021 年中国大陆城市集成电路竞争力排行榜上，合肥的名次是全国第六。

……

合肥从无到有逐步发展起来，从弱逐渐变强，如今成为全国少数几个具备集成电路设计、制造、封装测试以及设备材料全产业链的城市之一。

这片创新的土壤中，集成电路产业经历了怎样的发展呢？它又是怎样如同一匹黑马一般闯入全国前列的呢？

2022 世界集成电路大会即将召开，合肥将以何种面貌来接受“检阅”呢？

科创安徽工作室今日选取了公众号合肥日报的专题文章，对合肥的发展方式进行了深度剖析，想弄清楚它究竟有哪些独到之处？以及为什么能够取得这样的成就？

以下为全文：

2022 年 11 月 2 日，合肥高新区的集成电路总部基地正在进行有序施工。据悉，此基地计划在 2023 年上半年完成竣工并投入使用。全媒体记者赵瑞瑞和张正朋进行了拍摄。

01

寂寞的设计

合肥高新区，有条创新大道。道虽不长，却高手云集。

初冬时节，景象斑斓如画。在创新产业园中，合肥君正科技有限公司的研发人员依然在忙碌着。安静的空气里，唯有敲击键盘的声音。一阵“咔咔”声响过后，随即又恢复了安静。

合肥创新产业园三期即将投入运营。全媒体记者张正朋 摄

芯片设计需要安静的环境。合肥君正的政府事务总监沈静刚从外面洽谈完毕回来，便开始讲述起来。9 楼和 10 楼属于办公区域，整个公司有 250 多人，其中研发人员就有 230 多人。

一颗芯片的研发周期通常需要 1 到 2 年的时间。对于研发类的公司而言，将技术创新置于首要位置。

每年将营收的 10%投入到芯片研发中。保持着每年 1 到 2 次的芯片研发频率。年出货量达到了超过数千万颗的规模。这些就是合肥君正所交出的成绩单。

这份成绩单获得过国家工信部“中国芯”的荣誉多次，它成为了全球领先的安防芯片提供商之一。

你瞧，我们自主研发的智能视频处理器 T31 芯片，仅仅一年的时间，就在全球卖出了好几亿元呢。沈静指着一颗芯片说道，由于拳头产品的带动，在 2021 年，合肥君正全年的营收接近 10 亿元。

芯片有一个“地基”，它的名字叫“硅晶圆”。不管电路图的设计有多巧妙，最终都得在这个“地基”上一层一层地叠加起来。

沙子是“硅晶圆”最初的模样。在沙子落地之前，设计是芯片诞生的起始环节。

用盖房子作比喻的话，芯片设计如同楼房设计，而芯片制造就如同具体的建筑。沈静进行了介绍。

在设计阶段，研发人员首先需了解用户需求，以此来确定芯片框架。接着，要依据芯片的用途、规格以及性能等方面，制定出具体的实施方案，明确是设计成“洋房还是高层”，以及“几室几厅”，还有“南北通透”的格局，亦或是“卫厨阳台齐全”的配置。

君正科技研发人员在进行芯片技术研发。全媒体记者 宋炎骏 摄

如果时间回到 2014 年，人们会发现有一幕颇具戏剧性的故事正在上演。

北京君正集成电路股份有限公司在集成电路领域已深耕近十年，它有意在国内除当前所在地之外的其他城市设立主要研发基地。

当时，招商引资的竞争态势极为激烈。在项目即将要入驻其他城市的时候，最终被合肥所展现出的诚意给打动了。

签约了，然后落户了！有一个将近 30 人的初创团队往南方去，在合肥安下了根，开启了那漫长的远征之旅。

芯片设计与芯片制造不同。制造需要大量投资，而设计则更注重人才。在合肥，有中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学，这里人才众多。沈静表示，重要的是，合肥的招商引资团队能够为企业实实在在地做事，使得很多难题都能迅速得到解决。

合肥在那时，凭借美菱、美的、海尔、格力以及长虹等这些家电巨头。它成为了全国范围内最大的家电生产基地，并且稳稳地坐在了“中国家电之都”的这个宝座上。

这一年，京东方 8.5 代线实现了投产。在此背景下，中国曾经存在的“少屏之痛”得到了缓解。而合肥，又把目光聚焦到了“缺芯”这个关键的点上。

君正项目落地的前一年，合肥率先在国内出台了《合肥市集成电路产业发展规划（2013～2020 年）》。合肥提出要打造“中国 IC 之都”。

一年之后，《国家集成电路产业发展推进纲要》得以正式发布。在此之后，仅仅过了 60 天，《合肥市促进集成电路产业发展政策》就出炉了。

自此，合肥集成电路产业开启“黄金时代”：

国家发改委将其列为集成电路产业全国重点发展城市，之后工信部也进行了同样的列为。它获批了国家首批集成电路战新产业集群，同时还是国内首个“海峡两岸集成电路产业合作试验区”，并且成为国家“芯火”双创示范基地。

“芯”发展扶摇直上，更需凭风借力。

2015 年起，合肥已连续举办了 6 届“海峡两岸半导体产业（合肥）高峰论坛”。此论坛的举办，使得城市在集成电路产业界的影响力得以持续提升。

2022 年 6 月初，合肥再次推出一系列举措，这些举措有 13 条。这些举措以真金白银来支持集成电路企业，对于集成电路企业，最高能够给予 5000 万元的年度奖励。

目前，合肥集成电路产业集聚从业人员超2.5万人。

……

事事关“芯”，真心真情，吸引着企业家们纷至沓来。

上海至纯科技的董事长蒋渊认为，合肥是企业发展的一个地方，这里有发展的机遇，是有福的地方，也是必争之地。至纯科技与合肥的创新气质相互契合，与地标产业相互相合，携手共进的道路上已经迈出了第一步，并且还要走好每一步，以此来推动合肥的集成电路产业更加辉煌灿烂。

合肥集成电路发展走出了一条特色道路，和别的城市不一样。国家芯火平台合肥基地副主任、安徽大学集成电路学院院长吴秀龙这样说道。

目前合肥集成电路产业发展态势蓬勃。他做出判断，合肥集成电路产业链布局较为合理。并且他认为，按照这样的发展势头，合肥集成电路产业肯定会发展成为产业“大象”。

2021 年 10 月 22 日，第六届海峡两岸半导体产业（合肥）高峰论坛于合肥举办。2021 年举办了此次论坛。该论坛已举办至第六届。论坛的地点在合肥。

02

“芯”火燎原

在集成电路全产业链布局中，制造是极其重要的一环。

清华大学集成电路学院教授魏少军认为，集成电路制造在人类历史当中属于最为复杂的制造工艺。

晶合集成，就是承接集成电路制造环节的“智”造商。

魏少军曾说，倘若将集成电路的设计比作写作，那么制造就如同印刷。

这种印刷和一般印刷不一样，往往具备非常严苛的条件。例如，字需要印得很小，同时也要印得很清晰，对技术和工艺的要求是很高的。

核心技术无法通过购买获得。只有将核心技术牢牢掌握在自己的手中，才有可能成为行业的领跑者。合肥晶合集成电路股份有限公司的总经理蔡辉嘉对这一道理有着深刻的理解。

蔡辉嘉表示，晶合是安徽省首家 12 英寸晶圆代工企业。晶合落地合肥的初衷很明确，那就是配套新型显示产业，参与“芯屏汽合”战略。近几年，合肥的产业在升级，创新速度很快，上下游的产业链越来越完备，合肥的集成电路产业迅速发展起来了。

合肥晶合集成电路股份有限公司所生产的是 12 英寸的晶圆。全媒体记者张大岗进行了拍摄。

合肥敢于进行“无中生有”的尝试，善于把“小题大做”，在探索集成电路产业发展方面走出了一条“赶超之路”。

合肥设立了级别较高的领导小组，对相关工作给予了高度的重视，从高位进行推动，并且通过多方协同的方式来统筹推进……

一步一脚印。这份果敢和魄力，才有一众企业的“放手一搏”。

“中国芯是在合肥制造的”——就如同晶合集成展厅里的那六个大字一样，蕴含着十足的底气和自信。

展厅里，有一块半导体。它诉说了从沙子开始“成长”的历程。大致情况是，半导体的制作要经历晶圆加工这一流程，还要经历氧化这一流程，以及光刻、刻蚀、薄膜沉积、互连、测试、封装等一系列流程。

每个半导体产品的制造包含着数百个工艺。整个生产过程需要 600 多道步骤。并且牵涉到大量的参数。只要任何一个环节出现细微的差错，就会对产品的最终良率产生影响。

蔡辉嘉大部分时间都在无尘室里。他会仔细排查每一根管道，也会检索每一道程序。一直到成功解决问题的源头。今年，晶合集成在液晶面板驱动芯片代工领域实现了全球市占第一。其月产能以倍增的速度，一下子突破了十万片，从而成为了国内第三大晶圆代工厂。

合肥综合保税区内，晶合集成的无尘车间里，高端设备在来回穿梭着，现代化工厂呈现出秩序井然的状态。

在一块块逐渐成型的集成电路上，可以看出，合肥的集成电路产业链，正呈现出像星星之火一样迅速蔓延开来的态势。

最新的统计数据表明，在 2022 年的前三个季度里，集成电路的产量呈现出高速增长的态势。具体来说，其生产了 12.5 亿块集成电路，与去年同期相比增长了 45.7%。

在疫情形势严峻复杂的当前，这样的增长意味着什么呢？从一条新航线这个方面，我们或许能够找到答案。

2022 年 4 月，国内半导体企业面临供应链受阻的情况。同时，原材料也出现短缺现象。这些因素导致部分企业的正常运转受到了影响。

4 月 15 日开始，“大阪 - 仁川 - 合肥”的联程货运航班正式开通了。其目的是全力确保光刻胶、硅片等原材料能够得到供应。许多半导体企业都发出感慨，他们说：“这条航线是非常珍贵的，它解决了当下企业供应链所面临的重大问题！”

晶合集成的工人们正在车间内生产。李福凯 摄

企业点赞，这意味着“出招”是有效果的。也就是说，不求一招就能解决所有问题，而是每招都能起到作用，以此来确保在疫情防控艰难的情况下取得成果，在经济发展中保持稳定并不断前进。

成立稳发展工作专班，在第一时间开展工作。每日都进行调度，并且联动协调各方。努力打通那些存在的堵点和难点，想尽各种办法为企业排忧解难，帮助企业摆脱困境。

我们希望竭尽全力去提供“后援”。我们要确保问题能够得到妥善解决，要确保为企业的服务能够做到位。我们要全力保障产业链供应链的安全，要传递出稳定发展的积极信号。市发改委主任拱艳如是说道。

03

“穿衣”及“架桥”

晶圆从无尘车间走出来后，其上的芯片是很“脆弱”的，并且不能够与外部电路进行连接。

在走向成品的路途当中，“封装”这一环节是不能被忽视的。只有给芯片穿上一件“外衣”，它才能够闪亮地登场。

通富微电技术人员在生产线上忙碌。全媒体记者 苏玲摄

这又是为什么？

合肥通富微电 DRAM 封装工程部部长余国普称，如果不对芯片在外面施加保护，当芯片应用到产品中时，很容易因受到轻度刮伤而损坏。他还指出，芯片在应用端的周围环境存在高温、低温、高湿、杂质、静电等问题，这些问题都会对芯片造成侵扰。

封装具有安放的作用，能够为芯片提供安放的位置；封装具有固定的作用，可将芯片固定在特定位置；封装具有密封的作用，能起到密封的效果；封装具有散热的作用，可为芯片正常运转创造良好的散热条件。

封装能够将芯片的功能与应用端相连接，这是一个起到“架桥”作用的过程。

这是否意味着封装就如同“穿衣戴帽”那样简单呢？事实并非如此。封装的流程是很复杂的，封装所涉及的技术也极为复杂，封装是一门大学问。

余国普在集成电路封装领域辛勤耕耘了 16 年。他以电脑内存条芯片焊线封装技术为例子，开始娓娓道来。

余国普说，我们的工作是将客户的晶圆级芯片加工为集成电路成品。晶圆级芯片进入封装制造车间后，需依次经历来料检验这一工序，接着进行正面贴膜，之后进行减薄，再进行切割，然后进行基板刷胶，随后进行键合等 21 道工序，最终形成成品。

晶圆级芯片是在标准硅片上制作的。芯片的初始厚度需根据产品设计需求进行调整。在封装制程中，我们需要对晶圆背面进行研磨减薄，以达到产品设计标准。合肥通富微测试部部长沈海峰补充说明了这一情况。

在键合这个环节，他们会借助金线将芯片内部的线路与基板外的引脚连接起来。键合完成之后，接着使用塑封料，通过塑封模具进行高温熔化，使其固化成形，从而把内部的芯片以及已经键合好的金线包裹起来，起到保护的作用。

芯片的封装传统工艺流程大致是这样的。然而，随着技术的进步以及产品需求的变化，在封装过程中，很多环节都存在着差异，并且种类变得越来越繁多。

封装技术的大幅提升，对人才提出了更高要求。

“科技是第一生产力，人才是第一资源，创新是第一动力。”

目前，中国科大设立了微电子学院，合工大设立了微电子学院，安大开设了微电子专业。高校毕业生留肥率已经达到了六成。

集成电路企业积极参与高校人才培养工作，他们组建了合肥微电子研究院以及集成电路产业学院，致力于培养“学术型+应用型”的复合人才……

合肥从曾经的“抢过来”高层次人才，到如今的“抢着来”，已认定高层次人才超过 1.5 万人，并且每年能吸引创业就业的大学生超过 20 万人。

数量在发生变化，而胸怀始终未变。在合肥这片土地上，八方的英才能够展示出自己的风采，实现自身的价值，去追逐梦想中的未来。

人才加持，朝着先进封装技术，合肥不懈探索。

合肥沛顿存储科技有限公司。

2012 年 12 月 18 日，合肥沛顿存储项目正式投产，总投资约百亿元。一期项目实现达产之后，预计能够形成每月 10 万片动态存储晶圆的封装测试产能，还能形成每月 2 万片闪存晶圆的存储封装产能，同时也能形成每月 250 万条内存模组的产能。

汇成股份是另一个“探索者”，它在显示驱动芯片封测领域取得了国内第一、世界第三的成绩。

2022 年 8 月 18 日，汇成股份在科创板正式登陆。集成电路尺寸持续减小，汇成股份也在持续拓展技术边界。如今，汇成股份已掌握倒装芯片封装工艺（FC）技术，并且成功将其实现产业化。汇成股份副总经理林文浩表示。

知名半导体分析机构 Yole 称，2021 年全球先进封装市场总营收为 321 亿美元。预计到 2027 年，其复合年均增长率将达到 10%，届时总营收为 572 亿美元。

布局，落子，合肥正在发力！

04

在“微观”中闯关

每一颗芯片都需要经过测试才能够进入市场。就如同农民会把收割完的水稻抛向空中，借助风的力量把空瘪的稻壳吹走，从而留下饱满的稻米一样。

芯片测试与简单筛选不同，它是在微观世界中进行的一道道要求极为严苛的“闯关”。

只有通关，才有“用武之地”！

这样的“闯关”行为，每天都在国家级“芯火”双创平台（即“芯火平台”）中上演。

合肥高新集成电路孵化中心的公共服务平台提供芯片测试服务，这是其面向全市集成电路企业提供的重要服务之一。

合肥高新集成电路孵化中心。

芯片测试，关键靠的是设备。

芯火平台测试实验室与国际集成电路业界一流实验室相对标，其占地面积为 1600 平方米，拥有将近 30 台不同类型的高端设备，能够牢牢地把住芯片的“质量关”。

朱志国从事集成电路行业已有近 17 年之久，他负责芯火平台的日常运营管理工作，对芯片测试的内核以及原理有着深刻的理解。

透过洁净的实验室窗户，能看到工程师正在操控设备给芯片进行“体检”，他开始讲述起来。

一般意义上的芯片测试指的是封装后的成品测试。然而实际上，除了封装后的成品测试之外，还包含设计阶段的验证、晶圆制造阶段的过程工艺检测以及封装前的晶圆测试。朱志国介绍道，晶圆测试和芯片成品测试是专业测试厂的主要业务形态，同时也是芯火平台所提供的主要服务。

何为晶圆测试？

晶圆制造完成之后，测试人员要对晶圆上的每一颗芯片进行电性能力的测试，还要进行电路机能测试，把不良片筛选出来，以此来减少封装和芯片成品测试的成本。

在朱志国看来，这就像芯片上市前的一场“期中考试”。

封装后的成品测试与晶圆测试相比，它就像是一场“期末考试”。只有考试合格了，才能够进入终端市场。

然而，对任何一颗芯片来说，想要通过这场“考试”并不容易。

可靠性测试是所有芯片必须经历的重要环节。在这个过程中，测试机要给芯片施加诸如 ESD 静电等各种苛刻的环境，也就是模拟人体给芯片瞬间提升电压。

这些，就是检测芯片在不同环境下的状态，看看是否能正常工作。

测试的目的是让芯片能更好地实现设计功能。随着集成电路产业不断发展，芯片测试在生产流程中占据了重要的位置，成为产业链条上不可或缺的重要部分。

目前，合肥集聚了一批集成电路测试企业，除了芯火平台外，还有讯喆、芯测、华达半导体、蔚思博、聚跃检测等。这些企业为产业腾飞持续贡献着“芯”力量。

合肥芯碁微电子装备股份有限公司的生产人员在进行产品加工。全媒体记者何希斌进行了拍摄。

越来越多的测试企业落户，带动合肥集成电路产业链健康发展。

企业在进行设计研发时，在自家“门口”便能够获取到高质量的测试服务。这样就避免了拿着样品在外地的实验室与企业之间来回奔波流转的情况。这种方式极大地提高了芯片的上市效率，对此沈静深有感触。

国家集成电路产业发展咨询委员会委员严晓浪觉得，合肥一直秉持科技创新与产业创新紧密融合的理念，让有为的政府和有效的市场更好地结合在一起，促使集成电路产业从起初的一无所有发展到如今的有模有样，从规模较小成长为规模较大，从存在缺失转变为一应俱全，成功构建起了完整的产业链，其发展前景非常广阔。

设计、制造、封装、测试这些工序，小小的沙子历经数道后，变成了珍贵的芯片，这些芯片包罗万象。

它们沿着这条道路，迈出实验室的门槛，流向工厂，从合肥飞向远方，朝着世界奔去。

它们镶嵌在万物之中，在星辰大海中遨游；它们如同影子一般跟随着，给未来赋予了无限的可能。

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