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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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微系統(tǒng)所十幾年堅持下一代存儲器研發(fā)，基礎研發(fā)與企業(yè)聯(lián)合并進

未來存儲器有望實現(xiàn)“彎道超車”

2017-06-30 文匯報許琦敏

【字體：大中小】

語音播報

　　手機App上輕輕一按，裝載有國產(chǎn)控制芯片的打印機里就吐出需要打印的照片，速度之快，讓蘋果的airprint也自嘆不如。這其中的奧妙就在于芯片上使用了下一代存儲器PCRAM。

　　近日，記者從中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所獲悉，由該所宋志棠研究員課題組傾注十幾年心血，從基礎研究做到產(chǎn)業(yè)化的PCRAM，如今已集成在芯片上售出1500萬片，實現(xiàn)銷售額超過億元。他們與中芯國際等企業(yè)，共同推進產(chǎn)業(yè)化，有望在每年市場價值幾十億美元的嵌入式芯片存儲器領域實現(xiàn)“彎道超車”。

　　挑戰(zhàn)下一代存儲器產(chǎn)業(yè)化

　　大到數(shù)據(jù)中心，小到一個小小芯片，都離不開動態(tài)內(nèi)存(DRAM)?，F(xiàn)在通用的DRAM有一個致命的缺點，那就是怕斷電——一旦斷電，在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就會瞬間消失，再也找不回來。雖然也有可以隨時保存數(shù)據(jù)的閃存(FLASH)，可數(shù)據(jù)擦寫、讀取都很慢。所以，盡管這些存儲器在各種地方廣泛使用，科學家總希望找到一種更完美的下一代存儲器。

　　相變存儲器(PCRAM)就是這樣一種理想的存儲器：它通過電流和磁場的開關，讓存儲材料在晶體和非晶體間切換。由于改變的是材料的物理狀態(tài)，所以即使斷電，這種狀態(tài)也不會消失，同時還可以實現(xiàn)很快的擦寫速度。

　　早在2002年，宋志棠就開始關注這個方向。“現(xiàn)在的主流存儲器，也曾經(jīng)過慘烈的技術競爭，當時中國并沒有什么核心技術，基本被排斥在這個市場之外?！彼f，在下一代存儲器的幾種技術中，PCRAM是最接近產(chǎn)業(yè)化的，“如果我們可以有所突破，將可能在下一代存儲器領域實現(xiàn)‘彎道超車’，發(fā)展自主知識產(chǎn)權?！?/p>

　　從適合現(xiàn)有科研水平的市場入手

　　“如果再來一次，估計我不會一頭扎進去，太難了！”宋志棠說，在研究所的支持下，他的課題組從2003年開始不斷尋找適合做PCRAM的材料，材料找到了，卻無法做成納米級器件——如果做不出，什么實用價值都沒有。可研究所沒有做器件的條件，怎么辦？

　　一次偶然的機會，他找到了中芯國際集成電路制造(上海)有限公司，雙方一拍即合，共同組建團隊，申請國家項目，搭建起8至12英寸PCRAM研發(fā)平臺，并于2007年1月建立了“納米半導體存儲技術聯(lián)合實驗室”。

　　微系統(tǒng)側重解決科學問題，中芯國際主攻工藝開發(fā)，經(jīng)過14年努力，終于實現(xiàn)相變材料制備工藝和中芯國際180納米-28納米標準CMOS工藝無縫對接。

　　為了契合中芯國際的技術優(yōu)勢，微系統(tǒng)所定下了一條PCRAM的產(chǎn)業(yè)化路線：避開英特爾、三星等已在大力投入和布局的非嵌入式芯片領域，專攻在大量消費類電子產(chǎn)品使用的嵌入式芯片?！笆謾C等消費類電子產(chǎn)品，我國本就是制造大國，產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品升級都會對嵌入式芯片提出大量需求?！彼沃咎恼f，盡管這塊市場沒有非嵌入式芯片存儲器的市場大，但更適合中國現(xiàn)有的科研和技術水平。

　　做成器件，還得能應用，才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這時，珠海埃派克科技股份有限公司通過科技新聞報道找到了宋志棠。從2011年起，該公司幾乎年年投入上億元研發(fā)經(jīng)費，為企業(yè)未來的技術優(yōu)勢投資。

　　“高?？梢宰鲆磺酒米詈玫囊活w來發(fā)論文，但企業(yè)卻要找出最差的那顆來改進技術?！倍钫f，最新研發(fā)的打印機芯片，如今已售出1500萬片，4個月來用戶反映出錯率低于千分之一。

　　基礎研究不斷獲得領先優(yōu)勢

　　微系統(tǒng)所PCRAM項目組研究員陳后鵬解釋，現(xiàn)用存儲器的數(shù)據(jù)讀取方法，就好像從一個圖書館里取資料，硬盤、固化內(nèi)存等就像書庫，DRAM就好比閱覽區(qū)——必須把數(shù)據(jù)從書庫里找到，提取到閱覽區(qū)，才能計算、操作，最后根據(jù)需要存儲下來。但PCRAM卻好像超級大黑板，所有數(shù)據(jù)都能直接找到并操作，省去了數(shù)據(jù)“搬運”過程，運算速度直線上升。

　　“我們測試了100兆的數(shù)據(jù)搜索，用PCRAM只需1秒，比傳統(tǒng)存儲器快了19倍?！标惡簌i說，100兆的數(shù)據(jù)量相當于一部《二十五史》的信息量。

　　目前，宋志棠團隊是世界上唯一掌握嵌入式芯片PCRAM核心技術的。不過，存儲器技術更迭向來風云變幻。要尋找功耗更低、速度更快的相變存儲器材料，還得依靠基礎研究的不斷突破。

　　如今，宋志棠團隊已在實驗室找到了性能更好的材料，正在進行性能測試?！?011年，我們的8兆芯片就實現(xiàn)了全部存儲功能，當時錄下的音頻，現(xiàn)在還能清晰播放?！彼沃咎恼f，那還是180納米芯片的技術，現(xiàn)在他們正在主攻40納米芯片的存儲器，這是國家集成電路科技重大專項的主要任務。

　　初步打通“原始創(chuàng)新—技術開發(fā)—產(chǎn)業(yè)化”鏈條的全部關鍵環(huán)節(jié)，在產(chǎn)學研緊密配合的模式下，國產(chǎn)PCRAM技術將為我國的半導體行業(yè)帶來新發(fā)展契機。

　?。ㄔd于《文匯報》 2017-06-30 07版）

　　手機App上輕輕一按，裝載有國產(chǎn)控制芯片的打印機里就吐出需要打印的照片，速度之快，讓蘋果的airprint也自嘆不如。這其中的奧妙就在于芯片上使用了下一代存儲器PCRAM。
　　近日，記者從中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所獲悉，由該所宋志棠研究員課題組傾注十幾年心血，從基礎研究做到產(chǎn)業(yè)化的PCRAM，如今已集成在芯片上售出1500萬片，實現(xiàn)銷售額超過億元。他們與中芯國際等企業(yè)，共同推進產(chǎn)業(yè)化，有望在每年市場價值幾十億美元的嵌入式芯片存儲器領域實現(xiàn)“彎道超車”。
　　挑戰(zhàn)下一代存儲器產(chǎn)業(yè)化
　　大到數(shù)據(jù)中心，小到一個小小芯片，都離不開動態(tài)內(nèi)存(DRAM)?，F(xiàn)在通用的DRAM有一個致命的缺點，那就是怕斷電——一旦斷電，在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就會瞬間消失，再也找不回來。雖然也有可以隨時保存數(shù)據(jù)的閃存(FLASH)，可數(shù)據(jù)擦寫、讀取都很慢。所以，盡管這些存儲器在各種地方廣泛使用，科學家總希望找到一種更完美的下一代存儲器。
　　相變存儲器(PCRAM)就是這樣一種理想的存儲器：它通過電流和磁場的開關，讓存儲材料在晶體和非晶體間切換。由于改變的是材料的物理狀態(tài)，所以即使斷電，這種狀態(tài)也不會消失，同時還可以實現(xiàn)很快的擦寫速度。
　　早在2002年，宋志棠就開始關注這個方向?！艾F(xiàn)在的主流存儲器，也曾經(jīng)過慘烈的技術競爭，當時中國并沒有什么核心技術，基本被排斥在這個市場之外?！彼f，在下一代存儲器的幾種技術中，PCRAM是最接近產(chǎn)業(yè)化的，“如果我們可以有所突破，將可能在下一代存儲器領域實現(xiàn)‘彎道超車’，發(fā)展自主知識產(chǎn)權。”
　　從適合現(xiàn)有科研水平的市場入手
　　“如果再來一次，估計我不會一頭扎進去，太難了！”宋志棠說，在研究所的支持下，他的課題組從2003年開始不斷尋找適合做PCRAM的材料，材料找到了，卻無法做成納米級器件——如果做不出，什么實用價值都沒有。可研究所沒有做器件的條件，怎么辦？
　　一次偶然的機會，他找到了中芯國際集成電路制造(上海)有限公司，雙方一拍即合，共同組建團隊，申請國家項目，搭建起8至12英寸PCRAM研發(fā)平臺，并于2007年1月建立了“納米半導體存儲技術聯(lián)合實驗室”。
　　微系統(tǒng)側重解決科學問題，中芯國際主攻工藝開發(fā)，經(jīng)過14年努力，終于實現(xiàn)相變材料制備工藝和中芯國際180納米-28納米標準CMOS工藝無縫對接。
　　為了契合中芯國際的技術優(yōu)勢，微系統(tǒng)所定下了一條PCRAM的產(chǎn)業(yè)化路線：避開英特爾、三星等已在大力投入和布局的非嵌入式芯片領域，專攻在大量消費類電子產(chǎn)品使用的嵌入式芯片?！笆謾C等消費類電子產(chǎn)品，我國本就是制造大國，產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品升級都會對嵌入式芯片提出大量需求?！彼沃咎恼f，盡管這塊市場沒有非嵌入式芯片存儲器的市場大，但更適合中國現(xiàn)有的科研和技術水平。
　　做成器件，還得能應用，才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這時，珠海埃派克科技股份有限公司通過科技新聞報道找到了宋志棠。從2011年起，該公司幾乎年年投入上億元研發(fā)經(jīng)費，為企業(yè)未來的技術優(yōu)勢投資。
　　“高校可以做一千片芯片，拿最好的一顆來發(fā)論文，但企業(yè)卻要找出最差的那顆來改進技術?！倍钫f，最新研發(fā)的打印機芯片，如今已售出1500萬片，4個月來用戶反映出錯率低于千分之一。
　　基礎研究不斷獲得領先優(yōu)勢
　　微系統(tǒng)所PCRAM項目組研究員陳后鵬解釋，現(xiàn)用存儲器的數(shù)據(jù)讀取方法，就好像從一個圖書館里取資料，硬盤、固化內(nèi)存等就像書庫，DRAM就好比閱覽區(qū)——必須把數(shù)據(jù)從書庫里找到，提取到閱覽區(qū)，才能計算、操作，最后根據(jù)需要存儲下來。但PCRAM卻好像超級大黑板，所有數(shù)據(jù)都能直接找到并操作，省去了數(shù)據(jù)“搬運”過程，運算速度直線上升。
　　“我們測試了100兆的數(shù)據(jù)搜索，用PCRAM只需1秒，比傳統(tǒng)存儲器快了19倍?！标惡簌i說，100兆的數(shù)據(jù)量相當于一部《二十五史》的信息量。
　　目前，宋志棠團隊是世界上唯一掌握嵌入式芯片PCRAM核心技術的。不過，存儲器技術更迭向來風云變幻。要尋找功耗更低、速度更快的相變存儲器材料，還得依靠基礎研究的不斷突破。
　　如今，宋志棠團隊已在實驗室找到了性能更好的材料，正在進行性能測試?！?011年，我們的8兆芯片就實現(xiàn)了全部存儲功能，當時錄下的音頻，現(xiàn)在還能清晰播放?！彼沃咎恼f，那還是180納米芯片的技術，現(xiàn)在他們正在主攻40納米芯片的存儲器，這是國家集成電路科技重大專項的主要任務。
　　初步打通“原始創(chuàng)新—技術開發(fā)—產(chǎn)業(yè)化”鏈條的全部關鍵環(huán)節(jié)，在產(chǎn)學研緊密配合的模式下，國產(chǎn)PCRAM技術將為我國的半導體行業(yè)帶來新發(fā)展契機。
　?。ㄔd于《文匯報》 2017-06-30 07版）

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