“每一個時期的重大發(fā)明都會改變我們的生活,，19世紀的鋼鐵,，20世紀的汽車飛機等等,，在推動發(fā)展力的同時也讓社會蓬勃發(fā)展,。而著重要說的就是20世紀中期半導體晶體管的發(fā)明,，這一項發(fā)明讓社會產生了巨大的變化,?；诎雽w建立的IT技術,，讓世界變成一個“村”,，人類從此進入互聯時代,。”在2019海峽兩岸集成電路產業(yè)合作發(fā)展論壇上，臺積電中國區(qū)業(yè)務發(fā)展副總經理陳平談到科技對社會的影響,。

　　發(fā)展動力強勁的半導體產業(yè)

　　半導體的出現徹底改變了我們的生活,，集成電路發(fā)展到現在不過60年，最早出現的時候,，產品規(guī)模全球每年只有幾千到幾萬臺,；7、80年代開始,，電子器件普及,，產品規(guī)模一年達到數億臺；而到了最近幾年,，手機等消費電子開始流行,，每年產品規(guī)模可以達到幾十億,。人類的生活在不斷發(fā)生改變,，越來越大的需求在不斷推動新技術的產生，移動終端,、高速計算平臺,、IOT以及自動駕駛等等，帶來無數商機,。

　　半導體產業(yè)的發(fā)展動力很強,，原因無他，源于人類對美好生活的向往,，陳平說道,。在過去的十年里，智能機,、互聯網的興起推動社會產生了巨大變革,，因此社會對半導體技術的期待與日俱增。所謂“由儉入奢易,，由奢入儉難”,，人類已經沒有辦法去適應落后的設備，如今手機即將進入5G時代,，AI也在悄悄改變人類的生活,，所有這些最前沿高端的技術，最底層的機制都是芯片,。

　　5G時代,，每天都會產生大量的數據，為了處理這些爆炸式增長的數據,，芯片需要擁有低功耗,，低延時,，高計算能力以及高帶寬等性能，因此能效比也成了如今制造芯片的關鍵指標,。這些聽上去矛盾的性能要怎么實現,？

　　三大法寶應對龐大的半導體需求

　　陳平提出了這幾點思考：

　　1.如果想提升技術，必須延續(xù)摩爾定律的發(fā)展

　　陳平解釋道,，所謂的摩爾定律就是當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目,，約每隔18-24個月便會增加一倍,，性能也將提升一倍，這其實是非常激進的理論,，但從1987年的3μm,，到如今已經開始量產的7nm，大家似乎都不約而同的選擇遵守并追趕摩爾定律,。

　　晶體管微縮持續(xù)延伸

　　“就臺積電來說,，7nm量產已經超過一年，5nm已經進入初期量產階段,，明年年底將實現量產,， 3nm也已經在來的路上了，值得一說的是,，我們的2nm的研發(fā)也已開始,。我們在不斷追趕摩爾定律，它還在繼續(xù)前進,，并沒有失效,。”陳平說道,。

　　而不斷改進縮小的工藝到底有什么用,？陳平給出了這樣一個例子。大家都知道華為目前大部分手機都采用自家芯片,，華為mate20是其中比較火的一款手機,。這款手機配備的就是華為麒麟980芯片。這款芯片集成了69億個晶體管,，擁有非常強大的性能以及極低的功耗,，而這一切都是在7nm的工藝上實現的。

　　工藝的微縮進展得益于全行業(yè)的不斷創(chuàng)新,，摩爾定律走到盡頭的言論在1992年就已經有人提起,，但這么多年來卻一直在延續(xù)，唱衰還言之過早,，陳平稱,。

　　對于芯片制造來說,，光刻機是非常重要的一部分。光刻機在發(fā)展193nm的時候停頓了很多年,，最終靠浸潤式技術實現了突破,。如今所用的7nm技術就是依靠193nm的光刻機去實現的。如今光刻設備公司有了重大突破,，euv技術讓光刻不在成為微縮的瓶頸,，同時新材料也有了突破，這正是陳平有自信說出摩爾定律不會終止的原因,。

　　2.大量引進3D集成概念

　　雖然目前技術在不斷進步,，但終端產品出現越來越多的要求，需要高速的邏輯芯片以及存儲器,、射頻芯片等等,，像以往在一個平面上攤大餅顯然就不合適了，這樣子意味著芯片高功耗以及大面積等,，與所追求的目標完全是相反的,。

　　因此，陳平提出,，目前的方法是用半導體晶片板代替集成電路板,，下面布線，把不同的芯片接在下方,，如果把芯片平行放置,，這種方法被稱之為2.5D系統，如果垂直放置,，就被稱為3D系統,。而臺積電目前已量產2.5D系統，3D系統也正在開發(fā),，就這個方向來說,，發(fā)展速度與摩爾定律是平行的。

　　3D集成工藝提升垂直連接密度

　　作為例子,，陳平提到CoWoS這個技術,，它是2.5D系統的代表。原先因為價格昂貴被多家棄用,，而隨著制程推進到16納米FinFET,，以及異質芯片整合趨勢成形，目前已有多家廠商訂購,，2.5D系統可以提供高速計算,，是目前比較通用的技術。

　　陳平還提到另一個趨勢-先進封裝技術,，把不同工藝通過異構集成組合在一起,，用完全不同的工藝制造出來的芯片集合在一起,，不僅可以保存功能，還能盡可能縮小體積,。

　　3.硬件與軟件的協同優(yōu)化

　　對于產品的生產來說,，硬件很重要，軟件也不能忽視,。陳平說,，在早先研發(fā)工藝的時候，采用的是機械方法,，現在不一樣,，你需要看最終的設計是否是最優(yōu)化的方案。因此在工藝開發(fā)的時候需要與客戶緊密合作,，而不能以指標作為最終目的。

　　軟硬件同步設計提升能效比

　　在系統層面上來說,，以前的gpu,，cpu等優(yōu)點是比較通用，可編程,。但缺點也很明顯,，效率比較低，用硬件加速的話,，功能都是特定的,，靈活性不好。現在的設計將硬件加速器變成高效速率器件,，同時帶有可編程,、可設計功能，這是在系統層面的大方向,。

　　就陳平來看,，未來soc的結構基本都會硬軟件相互配合優(yōu)化。而臺積電也將對系統段的優(yōu)化非常關注,。

　　最終,，陳平總結道，半導體產業(yè)的需求很高,，現在要求已經從單一型變成綜合的能效型,，為了把整個系統做好，這三大法寶是必不可少的,。