吴汉明院士芯片封装领域后摩尔时代是追赶者的好机会

吴汉明院士:后摩尔时代,芯片封装领域是追赶者的好机会

在2021年世界半导体大会暨南京国际半导体博览会的开幕式上,中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明教授指出:“后摩尔时代对芯片性能提升速度放缓,对追赶者来说,一定是一个机会。”

集成电路产业链长是主要挑战,全球化不可替代

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,IP和EDA基本被美国垄断,日本韩国在存储器、材料方面占优势,而中国的芯片制造和封测在全球范围内稍有实力。尽管如此,这也意味着就算是再强大的芯片公司,也需要依托产业链上下游的伙伴才能正产运转。

“集成电路产业面临的主要挑战是产业链太长、太宽。”吴汉明说道。他同时指出,光刻机、检测等装备是主要需要攻关的方向,而光刻胶、掩膜版、大硅片等材料基本空白,主要依赖进口。虽然国内有中芯国际、中航科工宏力等企业发展,但与国际先进水平相比,还存在三代差距。

如果一个国家要改变半导体产业链的全球格局,在国内打造完整的半导体产业链,将耗费巨资。“近期美国政府做了相关评估,如果美国要打造本土完全自主可控的半导体生态圈,需要耗费9000亿至12000亿美元。”吴汉明说道。这表明,即使没有具体调研,也可以推断所需耗费金额将不亚于美国。

后摩尔时代为中国半导体带来挑战与机遇

然而,不应认为全球化不可替代就大力发展集成电路行业。我国曾经在上世纪50年代并不落后,但到1996年,我国已经落后日本20年。因此,我们必须努力追赶国际先进水平。

高端芯片制造工艺面临三大挑战:基础挑战精密图形、核心挑战新材料和终极挑战提升良率。在精密图形方面,当波长远大于物理尺寸时,物理尺寸就会非常模糊;对于新材料和新工艺而言,本世纪以来有64种新材料陆续进入市场;而良率提升则是最艰难最头疼的问题。不论先进工艺做得多好,只要良率不提高,就是失败。

与此同时,由于性能提升放缓,这对追赶状态中的我国而言是一次好的机会。许居衍院士曾提出了四类技术方向,其中包括“硅-冯”范式、新兴技术中的类硅模式、三D封装以及存算一体等类脑模式。此外,还有一些通过改变状态来实现逻辑运行的范式,如自旋器件或量子计算等。这些建议都是中国半导体发展的大好机会。

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