解码浙江科创产业带⑨:集成电路如何塑造我们的未来?
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2025-09-05 11:42:54
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潮新闻客户端 记者 于瓅

当人形机器人、DeepSeek引发全网关注时,其实浙江的科技创新早已融入寻常生活——算法构建城市“智慧神经”,智能汽车实现“自主思考”,纺织技术让丝线“上天入海进身体”……这背后,是浙江二十余载的先进制造布局成果。一直以来,浙江深入实施“415X”先进制造业集群培育工程,全面提速全球先进制造业基地建设,成果斐然。为此,潮新闻联合浙江省科学技术协会共同推出“解码浙江科创产业带”科普行动,首次全景式深入15个省级特色产业集群,探寻和展现科创背后的精彩故事及应用远眺。

当你拿起手机刷脸支付,坐进新能源汽车感受智能驾驶,通过卫星电话在海上与家人通话,可能并不知道,支撑这些体验的背后,正是一枚枚来自浙江的集成电路。

这片土地上的“造芯”故事,不再是遥远的高科技叙事,一条自主可控的集成电路产业链正加速成型,日益坚实。从设计、制造到封装测试,浙江的集成电路产业如同精密芯片本身,各个环节环环相扣、高效协同,悄然支撑起我们智能时代的日常。

2024年,浙江集成电路产业营收突破2212亿元,同比增长13.1%,形成以杭州、嘉兴、绍兴为核心,多地协同的发展格局。芯联集成、斯达半导体等百亿级项目陆续取得里程碑进展,碳化硅芯片、12英寸车规级芯片等先进制造能力正从这里崛起。

而这些的数据,最终都落进日常的生活之中。它们是你手机里更安全的芯片、汽车中更聪明的大脑,是远方渔船上那一通清晰的来电。浙江的“芯”,正在看不见的地方,为看得见的生活保驾护航。

从“芯”起步

集成电路如何从“沙”到“芯”

集成电路(Integrated Circuit,简称IC),常被称为“芯片”,堪称现代电子设备的“大脑”。它是在硅晶圆之上,通过光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积等一系列精密制造工艺,将数以亿计的晶体管、电阻、电容等微型元件集成在一起,形成一个完整的微型电路系统,从而实现计算、存储、信号处理和控制等复杂功能。

集成电路研发与生产 受访者 供图

那么,究竟一颗芯片是如何被制造出来的?它又要经过怎样的“考验”才能投入使用?

芯片的诞生始于材料。大多数芯片以硅为基础,而在浙江海宁的天通瑞宏科技有限公司则采用铌酸锂、钽酸锂等化合物作为衬底材料。据公司董事长沈瞿欢介绍,这些材料首先要经过“长晶”工艺,形成晶棒,再通过切割、研磨与抛光,变成仅有几百微米厚度的晶圆片——薄如蝉翼,却极度平整,成为芯片制造的理想“画布”。

接下来进入核心的光刻环节。沈瞿欢打了个生动的比方:“光刻就像我们以前用胶卷相机拍照。”晶圆相当于底片,先被涂上一层光刻胶(感光材料);随后,光刻机将掩膜版上设计好的电路图案,“曝光”在晶圆表面,就像快门按下瞬间将影像留在底片上。

光刻之后,还需通过蚀刻、离子注入和薄膜沉积等一系列精密操作,在晶圆上构建出复杂且立体的多层电路结构。这一切都在微米乃至纳米级别进行,肉眼无法分辨,一片晶圆上却可容纳数万颗芯片。“就像我们这个器件,也是一直在做小型化,最开始的时候这一片4寸上面我们可以产出15000颗芯片,现在可以产出25000颗芯片。”

当芯片尺寸不断缩小,集成度持续提升,这也推动着电子设备向更轻、更薄、更强性能迈进。

制造完成后的晶圆,还需经过封装环节,才能变成真正可应用的芯片。封装从“植球”开始——在每颗芯片的接触点上用黄金制作微小的金球,作为连接外界的电性接口。之后晶圆被切割成独立单元,借助超声波焊接技术精准装配到基板上。

此时的芯片仍然裸露,易受外界环境影响,因此需再覆盖一层环氧树脂保护膜,起到防水、防静电、耐高低温的作用,最后进行打标、测试,每一颗芯片都有独立的标识,确保品质可追溯。

流片是集成电路(IC)布局转换成实际的物理芯片的过程 潮新闻记者 于瓅 摄

在天通瑞宏科技有限公司,从硅片进厂到芯片封装测试完成,一条走廊就能看遍整条制造流程。

沈瞿欢解释天通瑞宏采用的就是IDM(Integrated Device Manufacturing,垂直整合制造)模式,也就是把芯片设计、制造、封装、测试整条产业链全部握在自己手里,真正实现了“一条龙”全流程自主生产模式,“这意味着我们是从原材料起步,直至最终器件直接出货,交付给终端客户使用。”

确保每颗产品都准确可靠

作为“检测”这最后一步至关重要

天通瑞宏所处的“海宁(中国)泛半导体产业园”,如今已成为浙江集成电路产业中不可或缺的重要组成部分。

园区汇聚了一批在细分领域实现关键技术突破的配套企业。例如江丰电子生产的超高纯金属靶材、君原电子在国内率先实现量产的静电吸盘,以及众凌科技具备微米级精度的金属掩模板等产品,正不断从浙江走向全球市场,被广泛应用于华为、苹果等消费电子品牌及各类车规级芯片的高端制造领域。

芯片测试机 受访者 供图

园区内,一台价值450万元的测试机正全天候运转。它由测试机和探针台组成,而其中最关键的部件,是那张拥有超过4000根细如发丝的金属针的“探针卡”。每一根针的尖端直径仅有15微米,全部依靠工程师手工调校,对操作精度要求极高。“手一抖,测试就不准了。”浙江确安科技有限公司总经理颜志耀这样形容该环节面临的挑战。

芯片测试被视为保障芯片质量的“最后一道防线”。与可容忍一定故障率的玩具芯片不同,应用于手机、汽车、卫星等领域的芯片必须做到万无一失。尤其是高端产品,需在-40℃至150℃等极端温度条件下进行多轮严格测试,“还要做我们所有的老化实验,就是说模拟它用了多久更换。”

“我们开发了一个专业设计的数据,在低温跟高温的测试情况下,它的稳定率会好很多,会比原本大概稳定性增加到50%。”颜志耀介绍,浙江确安科技通过持续优化生产流程与测试设备,不断增强技术支持和服务的可靠性。“我们必须确保出厂的每一颗芯片都可靠无误,因此专门组建团队,从生产管理到系统流程进行全面优化。”

对于整个产业而言,检测不仅关乎芯片质量。科学的测试策略能够在保障可靠性的同时,大幅降低客户总体成本。“尤其是在汽车芯片这类高可靠性要求的领域,一旦出现问题,客户面临的可能是千万级别的损失,绝不是几百万就能解决的。”

作为全国集成电路产业的高地之一,浙江已在芯片检测环节实现多项技术突破在海宁泛半导体产业展馆中,浙江钱塘江投资开发有限公司副总经理寿祝平向记者介绍,园区内庆鑫科技自主研发的半导体转塔式测试分选机,不仅成功实现国产化替代,还实现反向出口,进入一些国际龙头企业供应链。

工程师手工调校“探针卡” 受访者 供图

检测环节的强大支撑,进一步巩固了浙江集成电路产业集群的竞争力。随着国产化替代进程不断加快,越来越多企业选择将测试环节落地浙江,看重的正是这里完善的产业生态与高效的响应能力。正如颜志耀所说:“海宁在地理位置和产业配套方面,的确具备显著优势。”

数字世界的隐形基石

从指尖芯片到未来星空

如今,芯片已深度融入我们生产与生活的每一个角落。一部智能手机中可能包含40至60颗功能各异的芯片,而一辆汽车所需的芯片数量甚至高达数百乃至上千颗。从手机的蓝牙连接、导航定位,到电饭煲的温度控制、洗衣机的智能程序调度,都离不开芯片的支撑。

随着5G、人工智能与低轨卫星通信的快速发展,集成电路的应用场景正在加速拓宽,成为数字经济时代不可或缺的“基础设施”。

天通瑞宏生产的不同产品 潮新闻记者 于瓅 摄

“滤波器可被视为‘通信的咽喉’,负责终端设备对不同频段信号的接收与处理。”沈瞿欢介绍,目前国产滤波器已在手机、基站和低轨卫星等领域已实现规模化应用,以智能手机为例,每部设备需搭载40至60颗滤波器。而天通瑞宏自主研发的声表滤波器,重量不足1克、体积仅为传统产品的1/200,“每颗卫星需近万颗滤波器,这意味着能大幅降低发射成本。”

在时钟芯片方面,天通瑞宏则瞄准AI算力与光通信传输对高精度时序控制的迫切需求,正加快推进硅振时钟芯片的研发与量产,以打破国外企业对高端时钟芯片的垄断。

“尽管目前我们在国内产能排名前三,但在全球市场上的占有率仍不足1%。”沈瞿欢坦言,随着国产厂家技术逐渐成熟、产品稳定性提升,客户对国产芯片的接受度正在提高,“未来的市场空间非常广阔。”

“半导体不是靠砸钱就能短期成功的产业,它需要时间、人才和持续的技术积累。”寿祝平介绍。为此,海宁正全力构建“三区一城”半导体产业集聚生态:经济开发区聚焦半导体装备与核心元器件;高新区建设杭州湾电子信息产业园,发力半导体器械等应用终端市场;尖山新区布局半导体基础材料产业;而鹃湖国际科技城则依托研发孵化平台,构建起“大学+科技+产业”融合驱动的创新发展体系。

集成电路产品应用场景 潮新闻记者 于瓅 摄

正如海宁泛半导体产业展馆中所展示的那些正在不断突破的材料与技术,浙江的集成电路产业正以坚定的步伐迈向全球产业链高端,持续缩小与国际先进水平的差距。

从智能手机到低轨卫星,从5G通信到人工智能,芯片虽小,却是数字时代毋庸置疑的核心基石。在这条充满挑战的科技创新之路上,浙江的“芯”力量,正在一步步塑造出一个更智能、更自主的未来。

设计制作 李灵伊

设计制作 李灵伊

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