1965年，戈登·摩尔观察计算机存储器晶体管数目，总结得出集成电路上可容纳的晶体管数目每隔两年就会增加一倍的规律，这就是著名的摩尔定律。五十多年过去了，随着晶体管微缩逐渐逼近技术极限，我们进入了发展放缓的后摩尔时代。
在这个时期，一方面产业继续向前推进需要解决的技术挑战；另一方面，对于中国半导体产业而言，也为我们带来新的机遇。在2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会开幕式上，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，是一个机会。”
集成电路产业链长是主要挑战
在半导体产业建设初期，以IDM为主，但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大，设计、制造芯片所需资金日渐攀升。除了少数财力与实力并存的IDM厂商外，其它厂商寸步难行。为了提高竞争力，不少IDM拆分出现了Fabless、Foundry等新模式，加上原材料和生产设备本就复杂多样，这意味着全球化不可替代。
尽管如此，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，我们发现IP和EDA基本被美国垄断，而日本韩国在存储器、材料方面占优势。而我们的芯片制造和封测虽然在全球范围内有所实力，但依旧面临巨大的挑战。
“集成电位面临的主要挑战是产业链太长、太宽。”吴汉明指出，“光刻机、大硅片等关键设备还是依赖进口，这些都是我们需要攻关的地方。”
如果要改变全球格局，在国内打造完整的半导体产业链，将耗费巨额资金。“美国政府评估，要打造完全自主可控生态圈需9000亿至12000亿美元。”这也决定了我们的发展路径。
三大挑战
高端芯片制造工艺面临三大挑战：基础精密图形、高新材料、高良率提升。当前先进工艺使用193nm波长曝光20-30nm图形，当波长远大于物理尺寸时，物理尺寸就会非常模糊。这是精密图形最大的挑战。此外，还有64种新材料陆续进入支持摩尔定律，并且良率提升也是业界头疼的问题。
然而，与此同时，后摩尔时代为我们提供了一次追赶其他国家技术水平的大好机会。“硅-冯”范式正面临瓶颈；类硅模式延续了莫耳定律；3D封装、新兴类脑模式都是热门方向；还有通过状态变化实现逻辑运行如自旋器件或量子计算等，都提供了新的发展路径，如紫光国凯SeDRAM直接键合异质集成等都显示出了潜力。
这些新兴技术方向，为我国半导體發展帶來機遇。
