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，摩尔定律就此诞生。五十多年过去了，随着晶体管微缩逐渐逼近技术极限，关于摩尔定律的讨论进入新阶段。
发展放缓的后摩尔时代，一面是产业继续向前推进需要解决的技术挑战，另一面也为中国半导体的发展带来新机遇。本周三，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。”
集成电路产业链长是主要挑战
在半导体产业建设初期，半导体厂商以IDM为主，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，加上上游原材料和生产设备本就复杂多样，不少IDM拆分出现垂直细分模式，如Fabless和Foundry等。
全球化不可替代
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，大部分关键环节被美国垄断，而日本韩国在存储器与材料方面占优势。中国目前在全球范围内稍有实力，但依然存在较大的依赖性。
“集成电路产业面临的是一个庞大的挑战”，吴汉明指出，“我们需要攻关光刻机、检测等装备，以及光刻胶、掩膜版、大硅片等关键材料。”虽然中芯国际和华虹宏力有所发展，但与国际先进水平相比仍有差距。
成本问题
打造完整的半导体产业链对任何国家而言都是一项巨大的投资。在美国政府评估中，如果要打造完全自主可控的生态圈，其成本可能达到9000亿至12000亿美元，这意味着相关产品价格可能翻番。
同样的投资规模对于中国而言也是必要且不小的事业。“我们必须认识到这一点，并采取实际行动来促进国内外合作，以实现更快地突破这些技术壁垒。” 吴汉明强调道。
三个挑战
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这三个重大挑战。精密图形问题源于使用193nm波长光源曝光20-30nm图形时，由于物理尺寸模糊；新材料则包括64种自2000年以来陆续进入市场；良率提升则是所有企业共同面临的一个难题，无论先进工艺如何改善，都无法避免这个问题。
后摩尔时代给予机会
然而，与之相伴的是新的技术方向，如硅-冯范式、新兴类硅模式、3D封装与类脑模式以及改变状态运行如自旋器件或量子计算等。这正是在当前背景下，为中国乃至全世界提供了新的希望，也为未来的竞争创造了条件。例如，有些国产公司已经开始尝试异构单芯片集成或直接键合异质集成，这些都是值得关注的地方。
