前瞻后摩爾時(shí)代，縱論當(dāng)前產(chǎn)能不足。在6月9日于南京開幕的“2021世界半導(dǎo)體大會(huì)”主論壇上，來(lái)自學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界的學(xué)者、專家論道半導(dǎo)體前景，共商中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“異質(zhì)集成電路是繞道摩爾定律創(chuàng)新的途徑之一。”中國(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)黨委常委、副校長(zhǎng)毛軍發(fā)在主題演講中表示。提及需求與供給的矛盾，中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明稱，“中國(guó)需要8個(gè)現(xiàn)有中芯國(guó)際的產(chǎn)能” 。

呼吁布局后摩爾時(shí)代

布局未來(lái)，才能有未來(lái)。在今年的世界半導(dǎo)體大會(huì)上，中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展路徑備受學(xué)界和業(yè)界關(guān)注。

毛軍發(fā)在主題演講中表示，在摩爾定律放緩的情況下，中國(guó)需要前瞻部署后摩爾戰(zhàn)略領(lǐng)域，儲(chǔ)備關(guān)鍵戰(zhàn)略性研發(fā)項(xiàng)目。

一個(gè)需要提及的背景是，自1975年Intel創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾提出摩爾定律后，集成電路一直沿著“當(dāng)價(jià)格不變，每18個(gè)月晶體管的密度增加一倍、性能提升一倍”的路徑發(fā)展。但是，在晶體管尺寸接近物理極限、經(jīng)濟(jì)成本越來(lái)越高的當(dāng)下，集成電路發(fā)展遇到了挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入“后摩爾時(shí)代”，即如何在摩爾定律之外進(jìn)行創(chuàng)新。

后摩爾時(shí)代，集成電路會(huì)沿著怎樣的路徑發(fā)展?毛軍發(fā)認(rèn)為，一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律，制程技術(shù)進(jìn)入3nm甚至1nm;二是繞道摩爾定律，在這個(gè)方向上，他看好異質(zhì)集成電路。

所謂異質(zhì)集成電路，即是將不同工藝節(jié)點(diǎn)的化合物半導(dǎo)體高性能器件(芯片)、硅基低成本高集成器件/芯片(都含光電子器件或芯片)，與無(wú)源元件或天線，通過(guò)異質(zhì)鍵合成或外延生長(zhǎng)等方式集成而實(shí)現(xiàn)。

事實(shí)上，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開啟了異質(zhì)集成電路的實(shí)踐，Chiplet(小芯片、晶粒)即是典型技術(shù)之一。Chiplet是將不同規(guī)格、模塊化的小芯片(裸片)封裝為一顆芯片。長(zhǎng)電科技首席執(zhí)行長(zhǎng)鄭力介紹，在扇出型封裝技術(shù)上積累了十余年，長(zhǎng)電科技結(jié)合高密度的SiP封裝技術(shù)，面向Chiplet推出了包括2D、2.5D、3D等一系列Chiplet產(chǎn)品解決方案，并導(dǎo)入客戶。

Chiplet也備受臺(tái)積電、Intel、AMD等國(guó)際半導(dǎo)體大廠的重視。比如，AMD高級(jí)副總裁、大中華區(qū)總裁潘曉明在本次大會(huì)上介紹，早在2017年，AMD就在第一代霄龍?zhí)幚砥魃下氏炔捎昧薈hiplet技術(shù)，將4個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)相互連接。

“異質(zhì)集成電路發(fā)展面臨著多物理調(diào)控、多性能協(xié)同、多材質(zhì)融合等挑戰(zhàn)。”毛軍發(fā)透露，未來(lái)10年，他的研究目標(biāo)是將光電子和電子集成在一起，希望能夠突破異質(zhì)外延生長(zhǎng)工藝。

產(chǎn)能不足備受關(guān)注

今年以來(lái)，汽車缺“芯”成為熱門話題，市場(chǎng)出現(xiàn)了只問(wèn)(芯片)交期、不管價(jià)格的情況。在本屆大會(huì)上，產(chǎn)能也受到業(yè)界關(guān)注。

“不僅是汽車，手機(jī)、數(shù)據(jù)中心，甚至消費(fèi)電子也缺芯片。”國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁居龍認(rèn)為，缺“芯”是產(chǎn)能不足的體現(xiàn)。事實(shí)上，產(chǎn)能不足是全面性的，從先進(jìn)制程產(chǎn)能到部分材料甚至是封裝基板，都出現(xiàn)了短缺。

“中國(guó)需要8個(gè)現(xiàn)有中芯國(guó)際的產(chǎn)能。”對(duì)于缺“芯”，吳漢明如此描述市場(chǎng)需求與產(chǎn)能供給的矛盾。

一個(gè)需要提及的背景是，高性能計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、自主感知、物聯(lián)網(wǎng)等一系列需求，正在不斷拓寬集成電路的應(yīng)用領(lǐng)域，推升產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模，也引發(fā)了整機(jī)商缺“芯”。

對(duì)于不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，居龍預(yù)測(cè)，集成電路超級(jí)周期開啟，今年全球集成電路將會(huì)有15%至20%的增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模突破5000億美元，產(chǎn)業(yè)明年將依然保持不錯(cuò)的增長(zhǎng)。在強(qiáng)大需求帶動(dòng)下，除了晶圓制造，全球半導(dǎo)體封裝測(cè)試和設(shè)備產(chǎn)業(yè)都將迎來(lái)非?？焖俚脑鲩L(zhǎng)，其中半導(dǎo)體設(shè)備今年大概有15%至25%的增長(zhǎng)，封裝測(cè)試成長(zhǎng)率則可能達(dá)到25%。

“分析2020年集成電路產(chǎn)品，采用10nm以下先進(jìn)制程產(chǎn)能的只占到17%，另外占據(jù)83%市場(chǎng)的產(chǎn)品都是采用了相對(duì)成熟的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。”吳漢明認(rèn)為，從這個(gè)角度，提升集成電路產(chǎn)能要高度重視先進(jìn)制程產(chǎn)線建設(shè)，也要看到成熟工藝的潛在發(fā)展空間。

記者了解到，在成熟制程上探索新的發(fā)展，希望將集成電路設(shè)計(jì)和制造創(chuàng)新一體化，吳漢明所在的浙江大學(xué)正在建設(shè)12英寸成套工藝研發(fā)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)不僅給予“小批量、多樣化”的碎片化需求以創(chuàng)新、驗(yàn)證機(jī)會(huì)，還希望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合，在新材料、新裝備、新零部件、新運(yùn)營(yíng)模式等產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展瓶頸上有所嘗試和突破。

“有創(chuàng)業(yè)公司采用40nm成熟制程工藝，通過(guò)異構(gòu)集成，使得芯片達(dá)到了相當(dāng)于采用16nm制程工藝的性能。”吳漢明強(qiáng)調(diào)，通過(guò)比較成熟的工藝研發(fā)先進(jìn)產(chǎn)品，代表了未來(lái)的技術(shù)延伸，也是后摩爾時(shí)代的發(fā)展方向。

基于強(qiáng)大的市場(chǎng)需求及核心基礎(chǔ)地位，全球都在加碼發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。居龍和吳漢明均強(qiáng)調(diào)，半導(dǎo)體是一個(gè)全球性產(chǎn)業(yè)，中國(guó)發(fā)展集成電路在加強(qiáng)自主的同時(shí)，也需要堅(jiān)持和全球互動(dòng)的“雙循環(huán)”模式。

關(guān)鍵詞： 缺芯潮 芯片產(chǎn)業(yè) 國(guó)產(chǎn) 后摩爾時(shí)代