《電子技術(shù)應(yīng)用》
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后摩爾時代,,集成電路“兩大壁壘”如何闖

2021-05-14
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 后摩爾時代 集成電路

  “‘忽悠’式的芯片投資可能過熱,,但我們真正做芯片的人才非常緊缺,‘后摩爾時代’,,我們的創(chuàng)新空間和追趕機會很大,!”近日,,中國工程院院士、浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心領(lǐng)域首席科學(xué)家吳漢明在中國工程院舉辦的“先進集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新”論壇上為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提振信心,。

  “摩爾定律”是集成電路行業(yè)所遵循的規(guī)律,,是指價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數(shù)目,,每隔18~24個月便會增加一倍,,器件性能亦提升一倍。

  然而,,近年來,,諸多數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,晶體管數(shù)目增加逐步放緩,,半導(dǎo)體行業(yè)更新迭代速度減慢,。

  在吳漢明看來,隨著工藝節(jié)點演進,,摩爾定律越來越難以持續(xù),,集成電路產(chǎn)業(yè)已進入“后摩爾時代”,要堅持產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向,,合作共贏,。

  趨緩的摩爾定律給追趕者機會

  過去60余年,集成電路以驚人的速度在縮小,,現(xiàn)在1平方厘米硅片上可以集成超過50億個晶體管,。從電子管計算機發(fā)展到智能手機,微觀器件的加工面積縮小了萬億級,??s小還將持續(xù)嗎?

  事實上,,早在1992年,中國工程院院士許居衍便成功預(yù)測,,2014~2017年,,人類將進入硅技術(shù)生命曲線上的拐點,即將進入“后摩爾時代”,。

  這不難理解,,芯片不可能無限縮小,集成電路晶體管也不會無限增加,,性能,、功耗、成本等總有一個要素會逼近極限,。

  “后摩爾時代”來臨,,中國集成電路產(chǎn)業(yè)面臨重大機遇,。吳漢明指出,當(dāng)前,,我們面臨兩大壁壘,。其一是政策壁壘,主要來自巴黎統(tǒng)籌委員會,、瓦森納協(xié)議的困鎖,,先進工藝、裝備材料和設(shè)計,、EDA(電子設(shè)計自動化)軟件等產(chǎn)業(yè)鏈的三大環(huán)節(jié)被“卡脖子”,。

  其二則是產(chǎn)業(yè)新壁壘。國際集成電路行業(yè)的龍頭企業(yè)提早布局,,在發(fā)展中掌握了專利核心技術(shù),,使得中國相關(guān)企業(yè)很難“闖”過去。

  而產(chǎn)業(yè)上的難點主要體現(xiàn)在技術(shù)上,,中國半導(dǎo)體行業(yè)必須盡快做強核心專利,,甚至要有一些“進攻性”的專利與其抗衡。

  集成電路行業(yè)涉及諸多環(huán)節(jié),,在吳漢明看來,,最薄弱的環(huán)節(jié)是裝備制造,全球幾乎看不到中國裝備的“影子”,。

  “趨緩的摩爾定律給追趕者機會,,應(yīng)樹立產(chǎn)業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向的科技文化?!眳菨h明說,,產(chǎn)業(yè)需求是引導(dǎo)科研創(chuàng)新的原始動力,因為商業(yè)成功是檢驗技術(shù)創(chuàng)新的唯一標(biāo)準(zhǔn),。

  并不一定從“0”到“1”

  “注重原始創(chuàng)新,、產(chǎn)品定位”確保了歐美集成電路產(chǎn)業(yè)在全球的持續(xù)領(lǐng)先地位。專家們一致認(rèn)為,,未來,,創(chuàng)新依舊是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

  專家們認(rèn)為,,國際供應(yīng)鏈有管控,,拿來主義的紅利不會再有了,必須依賴于技術(shù)創(chuàng)新,?!昂竽枙r代”可做的事情更多,在封裝測試,、設(shè)計系統(tǒng)創(chuàng)新等方面要做得更好,。

  14納米,、10納米、7納米,,先進的半導(dǎo)體制程愈發(fā)濃縮,,已無限接近硅材料的物理極限,創(chuàng)新突破越發(fā)困難,。不過創(chuàng)新并非一蹴而就,,需要積累和試錯,投入更多,,花費更長的時間,。

  基于當(dāng)前現(xiàn)實,集成電路領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新并不一定從“0”到“1”,,吳漢明展示了一組數(shù)據(jù):目前,,10納米節(jié)點以下先進產(chǎn)能占17%,83%市場在10納米以上節(jié)點,?!拔覀兊膭?chuàng)新空間巨大,在先進制程研發(fā)不占優(yōu)勢的情況下,,我國可以運用成熟的工藝,,提升芯片的性能。本土可控的55納米芯片制造,,比完全進口的7納米更有意義,。”

  在這方面,,國內(nèi)一些相關(guān)企業(yè)已有成果,。例如,芯盟科技研發(fā)出超高性能異構(gòu)AI芯片,,打破了傳統(tǒng)同構(gòu)芯片內(nèi)儲存與計算間的數(shù)據(jù)墻,,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲、計算的三維集成,。

  吳漢明建議,,要加速舉國體制下的公共技術(shù)研發(fā)平臺建設(shè),發(fā)揮“集中力量辦大事”的優(yōu)勢,,進一步搭建有利于我國在該領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的全球化創(chuàng)新途徑。

  人才是創(chuàng)新的第一動力,,集成電路產(chǎn)業(yè)人才需求缺口卻達30萬,。

  教育部將“集成電路科學(xué)與工程”作為一級學(xué)科,清華大學(xué)成立芯片學(xué)院,,浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心集中力量引進培養(yǎng)一流人才……我國在努力打通前沿科學(xué)研究,、顛覆性技術(shù)研發(fā)和成果產(chǎn)業(yè)化的全鏈條,。

  “隨著集成電路行業(yè)越來越受重視,從事這一行業(yè)的人會越來越多,,但關(guān)鍵要提高質(zhì)量,。”

  復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院院長張衛(wèi)告訴《中國科學(xué)報》,,人才需求是多樣化和復(fù)合型的,,要打破常規(guī)培養(yǎng)模式,不能再像過去一樣只學(xué)書本,,要緊跟技術(shù)發(fā)展前沿,,打造國家集成電路產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺,充分發(fā)揮高校,、企業(yè),、科研院所各自的優(yōu)勢,開展跨校,、跨學(xué)科的校企聯(lián)合培養(yǎng),。

  開放思維,全球合作

  專家們表示,,除了自主創(chuàng)新,,要取得突破,還要有開放思維,,全球合作,。

  當(dāng)前,全球化勢不可擋,,以芯片產(chǎn)業(yè)為例,,從材料、制造,、封裝,,到最后的應(yīng)用,每一個環(huán)節(jié)都不是孤立的,。

  EUV光刻機就是全球化技術(shù)的結(jié)晶,,27%的供應(yīng)商來自美國,14%來自德國,,27%來自日本,,32%來自荷蘭和英國。

  吳漢明強調(diào),,自主可控的確很重要,,在整個大循環(huán)中,要有自己的核心技術(shù),。

  但建立完全自主可控產(chǎn)業(yè)鏈需9000億至12000億美元,,并且行業(yè)性質(zhì)決定了全球化的特點,,因此產(chǎn)業(yè)鏈的建立無法由某個地區(qū)、某個國家單獨完成,。

  “在當(dāng)前全球化受阻的形勢下,,我們要做好企業(yè)國際化、外企本土化,,重視本土化和產(chǎn)能,,至少增長率要高于全球?!眳菨h明說,。

  

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