2022年柔性芯片行業(yè)的技術(shù)以及發(fā)展策略

• 洪前進(jìn) 2023年5月30日 來(lái)源：中研網(wǎng) 829 50
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加強(qiáng)柔性芯片的應(yīng)用領(lǐng)域及其高端產(chǎn)品的深耕與布局，拓展市場(chǎng);持續(xù)推進(jìn)品牌的建設(shè)，積極拓展海內(nèi)外高端客戶，擴(kuò)充產(chǎn)能，拓展新的高端應(yīng)用市場(chǎng)。

柔性芯片是柔性電子技術(shù)的產(chǎn)物，作為將有機(jī)/無(wú)機(jī)材料電子器件制作在柔性/可延性基板上的新興電子技術(shù)，其涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等，包括RFID、柔性顯示、有機(jī)電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲(chǔ)、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。

集成電路芯片是電路中的核心單元，是實(shí)現(xiàn)全柔性系統(tǒng)的關(guān)鍵性器件。全球 Chip On Flex市場(chǎng)受到對(duì)緊湊和柔性電子產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)以及快速技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)。這些因素幫助塑造了柔性市場(chǎng)上的芯片，并有望推動(dòng)增長(zhǎng)。柔性芯片產(chǎn)品主要分類是Flex上的單面芯片和其他類型。

一、柔性芯片技術(shù)內(nèi)涵

1.硅基柔性芯片技術(shù)內(nèi)涵

目前，雖然硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary metal–oxide–semiconductor,CMOS)電子器件是用于制備高性能集成電路的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于它的平面結(jié)構(gòu)以及硅的脆性導(dǎo)致的彎曲困難等特點(diǎn)使得制備柔性且緊湊的集成電路極具挑戰(zhàn)性。于是，硅基超薄芯片的研究引起了越來(lái)越多人的興趣與關(guān)注。

自然合作期刊《npj-柔性電子》最近發(fā)表的研究Ultra-thin chips for high-performance flexible electronics綜述對(duì)從剛性硅片中獲得超薄芯片的各種方法進(jìn)行了深入分析，并且綜合全面地分析了超薄芯片的特性，例如電、熱、光和機(jī)械特性、應(yīng)力模型和封裝技術(shù)，還討論了其在傳感、計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和能量等領(lǐng)域的基礎(chǔ)進(jìn)展以及在若干新興領(lǐng)域的應(yīng)用(例如，可穿戴系統(tǒng)、移動(dòng)保健(mobile health)、智能城市和物聯(lián)網(wǎng)等)。集成電路領(lǐng)域中從事研究薄且可彎曲的硅的研究者們?yōu)楸疚牡闹饕繕?biāo)讀者。此外，本文對(duì)于從事柔性電子領(lǐng)域的眾多研究者們，都會(huì)具有一定的借鑒意義。

2.非硅基柔性芯片技術(shù)內(nèi)涵

Arm公司聯(lián)合研制的塑料芯片的名字叫PlasticArm，Arm公司表示這是“第一個(gè)全功能、非硅的基于Arm架構(gòu)的處理器”，并稱它集成了12倍于此前最好的柔性IC的邏輯門(mén)，還表示這是迄今為止最復(fù)雜的柔性芯片。

塑料芯片的晶體管，由金屬氧化物即銦、鎵和鋅的混合物制成，它比硅芯片中的晶體管更薄?；宀牧鲜褂靡环N名為聚酰亞胺的塑料，并在其上構(gòu)建了薄膜金屬氧化物晶體管。

據(jù)了解，該芯片生產(chǎn)于厚度小于30μm的柔性聚酰亞胺基板上，整個(gè)過(guò)程依賴薄膜材料沉積、圖案化和蝕刻，并通過(guò)物理氣相沉積、原子層沉積和溶液處理的技術(shù)組合得以實(shí)現(xiàn)。

這意味著在技術(shù)上，該芯片仍采用光刻工藝，并使用旋涂技術(shù)和光刻膠技術(shù)，最終處理器含有13個(gè)材料層和4個(gè)可布線的金屬層。

研究人員還改變了標(biāo)準(zhǔn)單元架構(gòu)，使路由器更容易連接單元。為了提高邏輯綜合的整體質(zhì)量，庫(kù)中添加了幾個(gè)復(fù)雜的邏輯門(mén)、以及一些高驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的簡(jiǎn)單邏輯門(mén)。

二、中國(guó).深圳.柔性芯片項(xiàng)目發(fā)展優(yōu)勢(shì)分析

1.良好的高科技工業(yè)城市形象優(yōu)勢(shì)

2022年深圳戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值合計(jì)13322.07億元，比上年增長(zhǎng)7.0%，占地區(qū)生產(chǎn)總值比重41.1%。其中，新一代電子信息產(chǎn)業(yè)增加值5811.96億元，增長(zhǎng)2.6%;數(shù)字與時(shí)尚產(chǎn)業(yè)增加值3327.74億元，增長(zhǎng)8.8%;高端裝備制造產(chǎn)業(yè)增加值538.98億元，增長(zhǎng)5.1%;綠色低碳產(chǎn)業(yè)增加值1730.62億元，增長(zhǎng)16.1%;新材料產(chǎn)業(yè)增加值364.74億元，增長(zhǎng)21.9%;生物醫(yī)藥與健康產(chǎn)業(yè)增加值676.78億元，增長(zhǎng)6.7%;海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)增加值871.26億元，增長(zhǎng)11.5%，深圳以其自身的影響力和獨(dú)特的魅力吸引著科技人才以及投資者。

2.交通優(yōu)勢(shì)

2022年末公路總里程726公里，其中高速公路397公里。年末公共交通營(yíng)運(yùn)線路總長(zhǎng)度20401公里。年末實(shí)有公共汽(電)車(chē)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛35533輛，比上年下降4.9%。其中，公共汽車(chē)15931輛，下降1.8%;出租小汽車(chē)19602輛，下降7.2%。全年公共汽(電)車(chē)客運(yùn)總量7.56億人次，下降32.3%。建成軌道交通運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度559公里，比上年增加128公里。軌道交通線路17條，增加4條，軌道交通客運(yùn)總量17.55億人次，下降19.7%，形成了較為完善的交通網(wǎng)絡(luò)。

三、柔性芯片技術(shù)優(yōu)勢(shì)

隨著電子設(shè)備的發(fā)展，柔性電子設(shè)備越來(lái)越受到大家的重視，這種設(shè)備是指在存在一定范圍的形變(彎曲、折疊、扭轉(zhuǎn)、壓縮或拉伸)條件下仍可工作的電子設(shè)備。

柔性電子技術(shù)是行業(yè)新興領(lǐng)域，它的出現(xiàn)不但整合電子電路、電子組件、材料、平面顯示、納米技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)外，同時(shí)橫跨半導(dǎo)體、封測(cè)、材料、化工、印刷電路板、顯示面板等產(chǎn)業(yè)，可協(xié)助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如塑料、印刷、化工、金屬材料等產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。其在信息、能源、醫(yī)療、制造等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用重要性日益凸顯，已成為世界多國(guó)和跨國(guó)企業(yè)競(jìng)相發(fā)展的前沿技術(shù)。

柔性電子技術(shù)是一種將有機(jī)、無(wú)機(jī)材料制作在柔性、可延性基板上的新興電子技術(shù)。這一技術(shù)顛覆性改變了傳統(tǒng)剛性電路的物理形態(tài)，極大促進(jìn)了人、機(jī)、物的融合。柔性芯片將有望在通信、數(shù)字醫(yī)療、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

四、國(guó)家對(duì)柔性芯片行業(yè)重點(diǎn)布局建議

根據(jù)中研研究院《2023-2028年中國(guó)芯片行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》分析得知，隨著《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》、《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》、《關(guān)于加快培育發(fā)展制造業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》等的落實(shí)、“十四五”規(guī)劃綱要的實(shí)施、國(guó)家“供給側(cè)改革”的推進(jìn)，以及5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、醫(yī)療行業(yè)、消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度加快，預(yù)計(jì)中國(guó)柔性芯片產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持較快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

柔性芯片要以國(guó)際上先進(jìn)的IDM大廠為學(xué)習(xí)標(biāo)桿，成為具有自主品牌，具有國(guó)際一流競(jìng)爭(zhēng)力的綜合性的半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)商。走設(shè)計(jì)與制造一體的模式，在半導(dǎo)體功率器件、各類模擬芯片、柔性技術(shù)、光電產(chǎn)品和化合物芯片等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)資源、研發(fā)資源的投入;利用企業(yè)在多個(gè)芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的積累，提供針對(duì)性的柔性芯片產(chǎn)品和系統(tǒng)應(yīng)用解決方案;不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和口碑，提升產(chǎn)品附加值。

1.持續(xù)提升綜合能力，發(fā)揮 IDM 模式的優(yōu)勢(shì)，聚焦高端客戶和高門(mén)檻市場(chǎng);重點(diǎn)瞄準(zhǔn)當(dāng)前醫(yī)療、智能、消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的契機(jī)，抓住國(guó)內(nèi)高門(mén)檻行業(yè)和客戶積極導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)芯片的時(shí)間窗口，拓展工藝技術(shù)與產(chǎn)品平臺(tái)。

2.繼續(xù)全力推動(dòng)特殊工藝研發(fā)、制造平臺(tái)的產(chǎn)能拓展。加快柔性芯片生產(chǎn)線工藝平臺(tái)與產(chǎn)品工藝技術(shù)平臺(tái)的研發(fā)，積極拓展產(chǎn)能;積極推動(dòng)封裝設(shè)計(jì)與產(chǎn)能拓展，在特色工藝領(lǐng)域堅(jiān)持走 IDM的模式，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3.加強(qiáng)柔性芯片的應(yīng)用領(lǐng)域及其高端產(chǎn)品的深耕與布局，拓展市場(chǎng);持續(xù)推進(jìn)品牌的建設(shè)，積極拓展海內(nèi)外高端客戶，擴(kuò)充產(chǎn)能，拓展新的高端應(yīng)用市場(chǎng)。

五、國(guó)家對(duì)柔性芯片行業(yè)保障措施

1、強(qiáng)化人才引進(jìn)和培養(yǎng)

隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)的興起，各大廠商加速產(chǎn)業(yè)投資和生產(chǎn)布局，對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測(cè)試等高技能創(chuàng)新型人才的需求迅速上升。因此，強(qiáng)化人才引進(jìn)和培養(yǎng)將是國(guó)內(nèi)柔性芯片企業(yè)發(fā)展的重中之重。

首先要從高校入手，重點(diǎn)培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)工程科技人才;然后是廣泛招攬全球集成電路產(chǎn)業(yè)高端人才，形成聚集效應(yīng);最后是依托于政府支持進(jìn)行一流人才團(tuán)隊(duì)和基金建設(shè)，打造集成電路產(chǎn)業(yè)一流領(lǐng)軍人才團(tuán)隊(duì)。

2、提高本土化，打通產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新

要進(jìn)一步打造以本土化創(chuàng)新為主的柔性芯片產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈體系，提高產(chǎn)業(yè)鏈安全水平，形成門(mén)類齊全、產(chǎn)能優(yōu)異、全鏈安全的柔性芯片產(chǎn)業(yè)鏈格局。將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G等先進(jìn)的信息技術(shù)與柔性芯片產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

3、加速產(chǎn)學(xué)研一體化融合

推動(dòng)產(chǎn)、學(xué)、研一體化融合，構(gòu)建研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，激發(fā)單位和科技人員的創(chuàng)新活力;集聚優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新資源，推動(dòng)關(guān)鍵企業(yè)主導(dǎo)組建新型研發(fā)機(jī)構(gòu);建立市場(chǎng)導(dǎo)向的企業(yè)家、科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)、共同轉(zhuǎn)化的合作機(jī)制，促進(jìn)柔性芯片健康快速的發(fā)展。

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