吴汉明院士：在摩尔定律的光辉照耀下，台积电芯片之所以强大，是因为它们巧妙地利用了晶体管数目的规律性增长。然而，随着技术的不断进步，我们已经进入了后摩尔时代，这是一个充满机遇的时期。
五十年前，戈登·摩尔观察到计算机存储器中的晶体管数量，每隔两年就能增加一倍，这就是著名的摩尔定律。在这五十年的时间里，我们见证了半导体行业的飞速发展，但现在我们面临的是一个新的挑战——如何继续推动这一行业向前发展。
后摩尔时代意味着芯片性能提升速度放缓，对于那些追赶者来说，这是一次巨大的机会。吴汉明院士在2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会上指出：“后摩尔时代对追赶者来说是一定的机会。”
集成电路产业链长是主要挑战
全球化不可替代
在半导体产业建设初期，IDM（独立设计与制造）模式占据主导地位。但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大，设计、制造芯片所需资金日渐攀升，不少IDM厂商转而采用Fabless（无自有生产线）或Foundry（提供制造服务）的新模式。此外，上游原材料和生产设备本就复杂多样，使得半导体产业链变得庞大且不易管理。
如果将集成电路产业链按照IP、设计、装备材料和芯片制造四个领域进行分类，那么IP和EDA基本被美国垄断，而日本韩国则在存储器及材料方面占据优势。中国虽然在全球范围内有一定的实力，但依旧存在许多不足之处，比如需要攻关的方向，如光刻机等装备，以及对于一些关键材料如光刻胶、掩膜版、大硅片等的依赖程度高。
“集成电路产业面临的主要挑战是产业链太长、太宽。”吴汉明院士说道。他还提到，如果美国要打造完全自主可控的半导体生态圈，将耗费9000亿至12000亿美元，并导致相关产品价格上涨至65%。
尽管如此，与其认为全球化不可替代，还不如认清这一点并采取行动来改变现状。吴汉明院士提醒说：“我国集成电路在上世纪50年代并不落后，但到了1996年，我国已经落后日本20年。”
三大挑战：精密图形、新材料、新良率
高端芯片制造工艺面临三个核心挑战：基础上的精密图形问题，当今先进工艺使用193nm波长光源曝光20-30nm图形时，由于物理尺寸模糊度过高，这成为首要难题；核心的问题是新材料与新工艺，它们支撑了莫耳定律继续往前的发展；最后终极难题是提升良率，即使拥有先进工艺，也必须保证良率以确保成功。
这些挑战为中国半导體行业带来了新的机会。“对于所有芯片企业而言，良率提升是最艰难最头疼的事项，不论先进工艺做得多好，良率上不去也不能视为成功。”吴汉明补充道。
四类技术方向：延续与创新
后摩尔时代，为寻求新的技术方向加速提升性能提供了空间。这包括硅-冯范式，其正遭遇功耗与速度瓶颈；类硅范式延续莫耳定律；3D封装及存算一体等类脑范式作为当前热门趋势；以及通过改变状态实现逻辑运行的一些新兴范式，如自旋器件或量子计算等。“这些都是中国半導體發展機會。”他說，“例如，以异构单芯片集成技术闻名的小米科技，以及紫光国钛SeDRAM直接键合异质集成也是好的例子。”
总结起来，在後莫爾時代中，无论是在技術攻關还是產業鏈建設方面，都將為中國帶來更多機遇與挑戰。而作為領軍人物之一，在這個過程中扮演重要角色的人物，就是我們眼中的英雄——每一個敢於創新的科研人員，他們正以自己的努力推動著這個行業向前發展。
