在2021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:“后摩尔时代芯片性能提升速度放缓,对追赶者来说,一定是一个机会。”这番话引发了关于“中国芯片最强是谁”的讨论。
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,半导体厂商以IDM为主,但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大,设计、制造芯片所需耗费资金日渐攀升。除了少数财力与实力并存的IDM厂商外,其他半导体厂商寸步难行。为了提高竞争力,不少IDM拆分,垂直细分的Fabless、Foundry等新模式出现,加上上游原材料和生产设备本就复杂多样。
虽然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,但中国的芯片制造和封测在全球范围内稍有实力。然而,这也意味着目前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。“光刻机、检测等装备是主要需要攻关的方向。”
三大挑战面前,是追赶者的好机会
高端芯片制造工艺面临精密图形、三种新材料以及良率提升三大挑战。在精密图形方面,当下主要先进工艺都是用193nm波长的光源曝光出20-30nm的图形。当波长远大于物理尺寸时,物理尺寸就会非常模糊,这也是精密图形的一大难题。而对于所有芯片企业而言,良率提升则是一项极其艰巨且头疼的问题。
然而,在这些技术困境中,也隐藏着新的发展机遇。后摩尔时代,为那些一直处于追赶状态国家或地区带来了新的技术方向去寻求进一步加速提升性能的手段。这对我国而言,无疑是个好机会。
许居衍院士曾经列举了四类技术方向:“硅-冯”范式正面临功耗与速度提升瓶颈;新兴技术中的类硅模式延续摩尔定律;3D封装、存算一体等类脑模式当前热门;另外还有通过改变状态来实现逻辑运行如自旋器件及量子计算等。这些建立基础科技创新平台,将成为推动我国 半导体行业发展不可或缺的一环,“紫光国凯SeDRAM直接键合异质集成”、“异构单芯片集成技术”都是不错例子。
总之,在后摩尔时代,对于那些想要超越现状并获得更快发展的人们来说,其实存在无限可能,只要勇敢地迈出这一步,就一定能抓住机遇,让自己的行业更加繁荣昌盛。