大國科技競爭白熱化 集成電路產業身陷囹圄

半導體是計算機、通信、武器裝備、汽車、航天和其他現代電子技術產品的核心，是信息產業發展的基石。我國半導體產業嚴重受制于人，近年來尤其受到歐美等國的聯合限制與打壓，嚴重阻礙我國先進技術的發展，限制國防軍工、航空航天、人工智能、大數據等戰略領域技術升級，鎖住我國前沿科技發展的咽喉。從2022年10月，美國商務部公開對中國先進計算和半導體制造物項實施新的出口管制規則，到2022年8月，美國正式出臺《2022年科學和芯片法案》（簡稱“芯片法案”），再到歐日韓等國推動加劇半導體產業供應鏈的的分裂，掣肘全球半導體產業的創新發展。歐美等國的層層逼迫、步步打壓，使我國半導體產業發展面臨斷崖式下降的風險，受制于人不如立志治于人，創新發展中國自主的半導體產業供應鏈，實現換道超車迫在眉睫。

科學技術是第一生產力，數字時代下數據爆炸式增長對半導體計算架構、集成工藝創新提出了新的挑戰，摩爾定律逐漸逼近物理極限，單純靠提升工藝來提升芯片性能的方法已無法充分滿足時代的需求，半導體行業逐步進入了后摩爾時代。如何在嚴峻的外部形勢下，基于現有尚未成熟的先進替代材料研發制造、突破創新的計算方式，探索出一條可實現半導體行業戰略突圍的新型發展路線，發展自主可控的芯片技術，打破海外巨頭企業的技術壟斷，變被動為主動，在新世紀大國科技戰中占據主導地位，成為當下亟待解決的難題。2019年，中國工程院鄔江興院士團隊基于中國半導體產業發展現狀，提出軟件定義晶上系統（Software Defined System on Wafer，SDSoW），將軟件定義體系結構用于集成電路設計和應用全流程，融合預制件組裝和晶圓集成創新思想，提出基于預制件的軟件定義晶圓集成系統，形成以應用場景垂直整合、隨閱歷數據自我演化的新一代智能集成電路設計、工藝和應用技術。

軟件定義晶上系統 助力實現科技強國夢

軟件定義晶上系統基于系統工程理論，著眼“材料、器件、工藝、結構、算法、應用”全流程，融合了集成工藝和體系結構的聯合創新。在集成工藝層面，變革當前“晶圓-芯片-模組-機匣-機架-子系統-系統”的逐級堆砌、稀疏互連的層層插損式工程技術路線，提出“芯粒-晶圓拼裝”的異構異質、超高密度、拼裝集成的無插損式工程技術路線，全面釋放晶圓互連的高帶寬、低延遲、低功耗增益，并將摩爾定律從芯片維度延伸到系統維度；在體系結構層面，打破現有剛性體系結構，提出軟件定義體系結構，全面顛覆通過層層虛擬來“應用適配結構”的性能衰耗式技術路線，發展出軟硬件協同“結構適應應用”的性能倍增式技術體系，全面釋放變結構計算的性能、效能乃至智能綜合增益，開辟面向領域的軟硬件協同計算新范式。

軟件定義晶上系統將集成電路依賴工藝進步的技術路線升級到結構、工藝、集成等多維協同的技術路線，對集成電路的設計方法、計算范式、集成方式和組裝工藝等進行了顛覆式創新，可帶動集成電路從片上系統（SoC）時代躍遷到晶上系統（SoW）新時代。為大數據、云計算、5G等新基建提供全“芯”預制件，全面改變信息基礎設施的技術物理形態，使新基建獲得綠色、智能、內生安全等新的發展內涵，更新集成電路基線技術坐標，實現與美國同位乃至錯維競爭，最大化發揮國內在新結構、新計算、新互連、新工藝等方面的技術優勢，充分兼顧國內加工、封裝、測試和工具等方面的產業基礎，探索出一條微電子創新超越的發展路線。

筑牢統一戰線 加速技術轉化落地

軟件定義晶上系統技術是實現我國集成電路突破“卡脖子”技術，發展自主可控技術路線的最優選擇。目前，軟件定義晶上系統已得到鄔江興院士、許居衍院士、劉明院士、吳漢明院士、廖湘科院士、余少華院士、孫凝暉院士、陳杰院士、蔣昌俊院士等10余名院士認可與支持，列入《面向2035的信息領域科技發展戰略研究》，列入國家科技部、軍委科技委等“十四五”科技規劃，納入之江實驗室、紫金山實驗室、嵩山實驗室、海河實驗室等戰略科技力量支持， 60多家單位參與軟件定義晶上系統研究與開發工作，涵蓋了集成電路設計、驗證、工藝、制造、封測等產業鏈單位。

在此中美大國科技競爭關鍵之際，團結現有晶上系統資源力量，實現產業鏈各環節協同創新，打通研發、設計、制造、驗證、測試、標準、應用等多個環節創新發展，從材料、設備、設計、工藝等多角度實現閉環，是實現我國決勝突圍的關鍵。建設軟件定義晶上系統技術與產業聯盟，最大化凝聚技術、產業和金融等磅礴力量，結成最廣泛的“政產學研用金”統一戰線，圍繞學術、生產、應用建立生態圈，建設行業協同創新發展平臺， 加快培育“人無我有、人有我優”的晶上系統技術生態與產業體系時不我待。

搭建技術產業協同平臺 晶上聯盟呼之欲出

軟件定義晶上系統技術與產業聯盟（SDSoW聯盟）前身為軟件定義互連技術與產業創新聯盟（簡稱SDI聯盟），SDI聯盟是2017年由國家數字交換系統工程技術研究中心和天津市濱海新區信息技術創新中心牽頭，聯合國內頂尖高等院校、科研院所、企業和金融機構等單位，協商一致自愿發起成立的中國首個網信領域全國性行業組織。截至2022年11月，SDI聯盟成員單位近300家，覆蓋IP、芯片、板卡、設備、軟件和應用相關的產業鏈企業；SDI聯盟聯合行業頭部科研院所、企業先后舉辦四屆行業大會，參會人次達兩千人，組織技術交流、產品推介活動近30場；落地國家、國防、政府項目10余項，促成成員單位間合作項目40多項，推動申請國家發明專利150余項，初步形成集研發、生產、測試、應用于一體的咨詢業務。

為進一步發揮聯盟資源優勢，助力集成電路“卡脖子”技術創新及產業應用，2022年12月9日，SDI聯盟召開閉門理事會，會上一致通過將SDI聯盟更名升級為軟件定義晶上系統（SDSoW）技術與產業聯盟。聯盟首席科學家，中國工程院鄔江興院士在會上做《SDSoW的科研布局與愿景展望》報告，鄔院士指出“SDSoW聯盟是一個開放的聯盟，首要任務是要傳播技術優勢，吸引技術優勢單位參與進來，進行技術合作；其次，守正創新，推動軟件定義晶上系統的關鍵技術包括預制件、軟硬件協同架構設計、晶圓基板集成設計、供電散熱設計等的發展。同時，在聯盟發展過程中還要有破界思維，抓住技術的第一性原理，不斷的進行技術迭代優化；再次，聯盟要尋求更高效的合作方式，將效率發揮到極致，通過高效合作構建相關行業標準，利于后續軟件定義晶上系統方向的發展。最后，聯盟還需要考慮產品應用的推廣，因為要在當前形勢下，對卡脖子痛點領域進行突破，必須考慮該類領域的產品研制和應用推廣，促進SDSoW產業生態進入良性循環。”

SDSoW聯盟由清華大學任聯盟理事長單位，天津市濱海新區信息技術創新中心、信通院、中科院計算技術研究所、中電科電子科學研究院、大唐電信等作為聯盟副理事長單位，秘書處設于天津市濱海新區信息技術創新中心。

乘風破浪 攜手共建晶上系統“芯”時代

SDSoW聯盟是目前我國晶上系統技術領域成立的唯一一個全國性組織，標志著我國晶上系統產業發展邁入高速發展期，形成產學研用立體化交叉覆蓋的資源矩陣，為加快培育我國晶上系統產業生態體系奠定了堅實基礎。

SDSoW聯盟將以打造晶上系統領域的戰略智庫、學術高地、產業聯盟為宗旨，圍繞學術、生產、應用建設行業協同創新發展平臺，堅持科技引領發展原則，圍繞新型舉國體制建設，打造晶上系統產業生態。聯盟理事長、國際歐亞科學院院士、清華大學魏少軍教授指出“軟件定義互連技術與產業創新聯盟正式更名為軟件定義晶上系統技術與產業聯盟，意味著聯盟有了更為清晰宏遠的發展目標，為聯盟的發展開啟了新篇章。未來聯盟的發展，更要做好各層面、各環節、各方向的統一，從思想落實、責任落實、措施落實到工作落實，發揮產學研用既有優勢資源，匯聚成員合力，共同打造晶上系統產業新生態。”

著眼未來，晶上聯盟將加快凝聚產業生態磅礴合力，締結廣泛“政產學研用金測”統一戰線，全面推動“一網、一庫、一書、一平臺、一大會”業務體系建設，發揮聯盟成員技術優勢，團結成員單位發展合力，著力提升晶上系統產業影響力，集智創造科技興國強“芯”時代，助力實現科技強國偉大使命。