美国军用集成电路制造能力建设分析及启示

□ 胡开博　冯园园

美国军用集成电路制造能力建设分析及启示

□ 胡开博冯园园

为建设并维持服务于武器装备和情报系统的军用集成电路工业基础，使国防项目能够用到不断进步的先进商用工艺，同时，确保先进工艺“可信”和老旧工艺“可获”，美国国防部长期、持续地扶持军用集成电路制造能力的发展，十多年来连续采取了一系列政策措施，形成了较为完备的管理体系和工业能力。

美国军用集成电路制造相关政策措施的演进

美国军用集成电路制造相关政策措施的演进大致可分为三个阶段：

第一阶段（2003年 2006年），建设可信代工线。国防部制定可信集成电路顶层战略，提出“可信”是国防系统的最基本要求，要求建立可信集成电路国防工业基础，并与国家安全局联合启动“可信代工项目”，扶持IBM公司建设可信代工线。

第二阶段（2007年 2011年），拓展可信认证。对集成电路设计、掩模、生产、封装、测试等全产业链的供应商进行认证，增加可信代工线数量，以满足军方实际需求，并引入竞争。

第三阶段（2012年至今），构建可信供应体系。完善可信供应商认证标准及考核制度，保障流程安全、以及供应链的持续稳定，并计划将可信服务从集成电路拓展至更多元器件范畴。

美国军用集成电路可信代工线管理体系

美国国防部以《国防可信集成电路战略》为顶层指导，与国家安全局联合实施“可信代工项目”，每年投资约6000多万美元（双方各投50%），开展军用集成电路可信代工线建设和可信供应商认证。

组织管理

国防部与国家安全局依托可信使用项目办公室（TAPO）开展“可信代工项目”管理，并由其指定国防微电子中心（DMEA）开展可信供应商认证。可信使用项目办公室主要资助IBM可信代工线建设，并挑选必须使用可信服务的政府项目。国防微电子中心每年开展两次可信供应商认证，遴选优势可信代工线（包含自己运行的代工线），颁发资格证书，并对除IBM以外的可信代工线进行监管。

运行管理

“可信代工项目”实施主体主要包括三类可信代工线，分别为IBM可信代工线、企业中认证的代工线和国防微电子中心柔性代工线。

IBM可信代工线是美军最先进和最重要的集成电路工艺线，“可信代工项目”资金绝大部分用于其升级改造和保密措施维护，IBM利用剩余产能，以普通商用价格提供其拥有的所有工艺、技术和服务，使国防部能够用到不断进步的商用工艺。IBM工艺有效期保证持续10年，政府项目可以无偿使用IBM所有受政府资助开发的知识产权（IP）核和工具库。

企业中认证的代工线主要是军品为主或军民结合型的工艺线，不享受资金扶持。国防部要求认证工艺线必须位于美国、英国、加拿大、澳大利亚或新西兰境内，并确保所供服务不受篡改或逆向破解。

国防微电子中心柔性代工线是一条老旧工艺生产线，主要生产现役武器装备所需的大量老旧集成电路，尤其是已停产产品。国防微电子中心预算全部来自国防部国防后勤局，每年投入2600万美元用于柔性代工线建设，包括购买二手商用设备、工艺授权、停产芯片版图等，以及研究芯片逆向工程、原型试样和小批量生产方法等。为避免与产业界存在商业竞争，该工艺线由国防微电子中心直接运营。

在可信代工线使用上，国防部强制要求“任务保障类I”国防关键系统用的专用集成电路（ASIC）必须由可信代工线生产。从运行情况看，通常，信号处理、加密、射频等硅基ASIC通过IBM可信代工线生产，化合物、抗辐照等芯片通过企业中认证的代工线生产，市场上不可获得的老旧或停产芯片则通过国防微电子中心柔性代工线生产。可信集成电路产品的最终用户主要是陆军、海军、空军及情报部门。

随着美军装备建设快速发展，近两年来，部分国防部门和企业一直呼吁增大可信代工线强制使用的范围，特别是要扩大至现场可编程门阵列（FPGA）。

美国军用集成电路能力水平现状

工业基础

从2010年起，美国军用集成电路可信代工线的规模达到稳定，维持在15 家 20家左右。截 至2015年4月，美国军用集成电路工业基础主要由2条IBM代工线，18条可信供应商的认证代工线，以及国防微电子中心柔性代工线构成。

从产能判断，有16家企业是美国最有实力的军用集成电路可信代工线，主要分为两类：

一是大型集成电路企业自身的代工线，包括赛普拉斯半导体公司、霍尼韦尔公司普利茅斯宇航部、IBM公司伯灵顿工厂等共9家。

二是大型军工集团所属或管理的代工线，包括BAE系统公司微波电子中心、HRL实验室、诺斯罗普格鲁曼公司宇航系统部等共7家，涉及除通用动力公司之外美国所有大型军工集团。从地域分布看，美国最主要的16条可信代工线较均匀地分布在美国东海岸、西海岸和中部地区，具有安全的战备保障布局。

技术水平

通过统计2013年 2015年美国军用集成电路可信代工线认证情况，可以总结出，其生产工艺已覆盖通用CMOS类、抗辐照CMOS类、微波大功率类和光电类，具体包括21种工艺，工艺水平不断提升，对应代工线规模也有相应的调整。此外，国防微电子中心柔性代工线可依据产品需求快速转换工艺，工艺节点最高可到0.18μm。

美国军工集成电路建设取得的效果

经过上面讲述的诸多政策措施的推动，美国军用集成电路制造能力建设取得了显著的效果，主要包括以下四个方面：

一是节约了大量国防开支，只资助IBM开展建设，并以商用价格且没有产量下限地使用IBM先进制造能力，同时通过拓展可信认证引入适度竞争降低成本。

二是获得安全可信的产品，如IBM代工线2004年 2010年为国防部提供了1万多片晶圆、16万个芯片。

三是广泛利用民品技术，快速用于先进装备，如使用大量商用IP核。

四是实现了老旧产品的长期保障。

美国军用集成电路制造能力建设体现出的安全可控发展意识、军工核心能力建设、技术节点布局、军民融合实际做法等，也为我们自主发展集成电路提供了许多有益的启示。

（作者单位：工业和信息化部电子科学技术情报研究所）