2022年柔性芯片行業(yè)的技術(shù)以及發(fā)展策略

• 洪前進 2023年5月30日 來源：中研網(wǎng) 829 50
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加強柔性芯片的應用領域及其高端產(chǎn)品的深耕與布局，拓展市場;持續(xù)推進品牌的建設，積極拓展海內(nèi)外高端客戶，擴充產(chǎn)能，拓展新的高端應用市場。

柔性芯片是柔性電子技術(shù)的產(chǎn)物，作為將有機/無機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、有機電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲、柔性電池、可穿戴設備等多種應用。

集成電路芯片是電路中的核心單元，是實現(xiàn)全柔性系統(tǒng)的關(guān)鍵性器件。全球 Chip On Flex市場受到對緊湊和柔性電子產(chǎn)品的需求不斷增長以及快速技術(shù)進步的推動。這些因素幫助塑造了柔性市場上的芯片，并有望推動增長。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，雖然硅基互補金屬氧化物半導體(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)標準。但是，由于它的平面結(jié)構(gòu)以及硅的脆性導致的彎曲困難等特點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綜述對從剛性硅片中獲得超薄芯片的各種方法進行了深入分析，并且綜合全面地分析了超薄芯片的特性，例如電、熱、光和機械特性、應力模型和封裝技術(shù)，還討論了其在傳感、計算、數(shù)據(jù)存儲和能量等領域的基礎進展以及在若干新興領域的應用(例如，可穿戴系統(tǒng)、移動保健(mobile health)、智能城市和物聯(lián)網(wǎng)等)。集成電路領域中從事研究薄且可彎曲的硅的研究者們?yōu)楸疚牡闹饕繕俗x者。此外，本文對于從事柔性電子領域的眾多研究者們，都會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，還表示這是迄今為止最復雜的柔性芯片。

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，整個過程依賴薄膜材料沉積、圖案化和蝕刻，并通過物理氣相沉積、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個材料層和4個可布線的金屬層。

研究人員還改變了標準單元架構(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，庫中添加了幾個復雜的邏輯門、以及一些高驅(qū)動強度的簡單邏輯門。

二、中國.深圳.柔性芯片項目發(fā)展優(yōu)勢分析

1.良好的高科技工業(yè)城市形象優(yōu)勢

2022年深圳戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值合計13322.07億元，比上年增長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2.6%;數(shù)字與時尚產(chǎn)業(yè)增加值3327.74億元，增長8.8%;高端裝備制造產(chǎn)業(yè)增加值538.98億元，增長5.1%;綠色低碳產(chǎn)業(yè)增加值1730.62億元，增長16.1%;新材料產(chǎn)業(yè)增加值364.74億元，增長21.9%;生物醫(yī)藥與健康產(chǎn)業(yè)增加值676.78億元，增長6.7%;海洋經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)增加值871.26億元，增長11.5%，深圳以其自身的影響力和獨特的魅力吸引著科技人才以及投資者。

2.交通優(yōu)勢

2022年末公路總里程726公里，其中高速公路397公里。年末公共交通營運線路總長度20401公里。年末實有公共汽(電)車營運車輛35533輛，比上年下降4.9%。其中，公共汽車15931輛，下降1.8%;出租小汽車19602輛，下降7.2%。全年公共汽(電)車客運總量7.56億人次，下降32.3%。建成軌道交通運營線路長度559公里，比上年增加128公里。軌道交通線路17條，增加4條，軌道交通客運總量17.55億人次，下降19.7%，形成了較為完善的交通網(wǎng)絡。

三、柔性芯片技術(shù)優(yōu)勢

隨著電子設備的發(fā)展，柔性電子設備越來越受到大家的重視，這種設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備。

柔性電子技術(shù)是行業(yè)新興領域，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)等領域技術(shù)外，同時橫跨半導體、封測、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、制造等各個領域的應用重要性日益凸顯，已成為世界多國和跨國企業(yè)競相發(fā)展的前沿技術(shù)。

柔性電子技術(shù)是一種將有機、無機材料制作在柔性、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)，極大促進了人、機、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)等領域得到應用。

四、國家對柔性芯片行業(yè)重點布局建議

根據(jù)中研研究院《2023-2028年中國芯片行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》分析得知，隨著《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》、《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》、《基礎電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》、《關(guān)于加快培育發(fā)展制造業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的指導意見》等的落實、“十四五”規(guī)劃綱要的實施、國家“供給側(cè)改革”的推進，以及5G網(wǎng)絡建設、醫(yī)療行業(yè)、消費電子等產(chǎn)業(yè)發(fā)展進度加快，預計中國柔性芯片產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持較快的增長態(tài)勢。

柔性芯片要以國際上先進的IDM大廠為學習標桿，成為具有自主品牌，具有國際一流競爭力的綜合性的半導體產(chǎn)品供應商。走設計與制造一體的模式，在半導體功率器件、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技術(shù)領域持續(xù)進行生產(chǎn)資源、研發(fā)資源的投入;利用企業(yè)在多個芯片設計領域的積累，提供針對性的柔性芯片產(chǎn)品和系統(tǒng)應用解決方案;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，聚焦高端客戶和高門檻市場;重點瞄準當前醫(yī)療、智能、消費電子等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的契機，抓住國內(nèi)高門檻行業(yè)和客戶積極導入國產(chǎn)芯片的時間窗口，拓展工藝技術(shù)與產(chǎn)品平臺。

2.繼續(xù)全力推動特殊工藝研發(fā)、制造平臺的產(chǎn)能拓展。加快柔性芯片生產(chǎn)線工藝平臺與產(chǎn)品工藝技術(shù)平臺的研發(fā)，積極拓展產(chǎn)能;積極推動封裝設計與產(chǎn)能拓展，在特色工藝領域堅持走 IDM的模式，加強競爭優(yōu)勢。

3.加強柔性芯片的應用領域及其高端產(chǎn)品的深耕與布局，拓展市場;持續(xù)推進品牌的建設，積極拓展海內(nèi)外高端客戶，擴充產(chǎn)能，拓展新的高端應用市場。

五、國家對柔性芯片行業(yè)保障措施

1、強化人才引進和培養(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，對技術(shù)設計、芯片制造、封裝測試等高技能創(chuàng)新型人才的需求迅速上升。因此，強化人才引進和培養(yǎng)將是國內(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;最后是依托于政府支持進行一流人才團隊和基金建設，打造集成電路產(chǎn)業(yè)一流領軍人才團隊。

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

要進一步打造以本土化創(chuàng)新為主的柔性芯片產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈體系，提高產(chǎn)業(yè)鏈安全水平，形成門類齊全、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)、云計算、5G等先進的信息技術(shù)與柔性芯片產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

3、加速產(chǎn)學研一體化融合

推動產(chǎn)、學、研一體化融合，構(gòu)建研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化的新型研發(fā)機構(gòu)和產(chǎn)學研平臺，激發(fā)單位和科技人員的創(chuàng)新活力;集聚優(yōu)勢創(chuàng)新資源，推動關(guān)鍵企業(yè)主導組建新型研發(fā)機構(gòu);建立市場導向的企業(yè)家、科學家聯(lián)合研發(fā)、共同轉(zhuǎn)化的合作機制，促進柔性芯片健康快速的發(fā)展。

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