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，半导體厂商以IDM为主，但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大，加之设计、制造芯片所需耗费资金日渐攀升，不少IDM拆分，而垂直细分如Fabless、Foundry等新模式出现。加上原材料和生产设备本就复杂多样，这使得全球化不可替代。
“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。他指出光刻机、检测等装备是主要需要攻关方向，而光刻胶、掩膜版、大硅片等材料基本空白，大部分依赖进口。虽然有中芯国际、中华虹宏力等公司有所发展，但与国际先进水平相比仍有三代差距。
如果一个国家要改变全球格局，在国内打造完整半导体产业链，将需要付出巨大的代价，如美国政府评估将耗费9000亿至12000亿美元，使产品价格翻番。这决定了行业全球化不可替代性。
然而，这并不意味着我国应全力追赶国际先进水平。吴汉明指出，我国曾经不落于日本两年也不落于美国六年，但到了1996年已落后日本20年，因此产能提升刻不容缓。
高端芯片制造工艺面临三大挑战
高端芯片制造工艺面临精密图形、三种新材料和良率提升三大挑战。当下主流先进工艺使用193nm波长曝光20-30nm图形，当波长远大于物理尺寸时物理尺寸模糊，是精密图形问题；解决之后则需考虑新的材料和工艺；最后，无论何种先进工艺良率提升难度最大，不仅影响成本，也影响产品质量。
对于这些挑战，本世纪以来已经有64种新材料陆续应用，以支撑继续按照摩尔定律发展。而对于这些企业而言，最头疼的是良率提升。在寻找新的技术方向进一步加速性能提升方面，对那些一直处于追赶状态国家或地区来说这是好机会，如3D封装、新兴类脑模式以及通过改变状态实现逻辑运行如自旋器件和量子计算都是热门技术方向示范。我国现有的异构单芯片集成技术及紫光国策SeDRAM直接键合异质集成也是成功案例之一。
