吴汉明院士演讲:详解后摩尔时代,芯片制造三大挑战

2021-06-09来源: 芯东西关键字:后摩尔时代  芯片  半导体

芯东西6月9日报道,今日,2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会正式开幕。


在上午的高峰论坛上,中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明着重分享了后摩尔时代的芯片挑战与机遇。吴汉明院士曾任中芯国际技术研发副总裁,长期工作在我国集成电路芯片产业并做出突出贡献。


在演讲期间,他完整回顾半导体行业如何从摩尔定律时代跨入后摩尔时代,分享了芯片制造存在哪些挑战、后摩尔时代带来的机遇、全球化受阻的影响和发展方向等话题,并专门讨论面向后摩尔时代集成电路潜在颠覆性技术。


其总体讨论内容如下:

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

一、回顾摩尔定律发展,全球化不可替代

什么是摩尔定律?1965年,英特尔创始人戈登·摩尔提出,在价格不变时,集成电路上的晶体管密度每年加倍,性能也提升一倍。


做了十年后,他发现不行,赚来的钱不够支撑研发,到1975年改口说单位面积芯片上的晶体管数量每两年增加一倍。这一提法持续了近50年。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

上世纪70年代,1个晶体管价值达1美元,现在1美元能买几百万个晶体管,也就是说,当今每个晶体管价格仅有当初的百万分之一。


从2G时代的130nm发展到14nm、5nm,摩尔定律发展支撑了通信技术、AI发展。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

如图,到2015年,下面4条特征线接近瓶颈,难以继续提升,唯有晶体管密度继续沿着摩尔定律向上发展。但在2014年左右,大概28nm时,100万晶体管的价格为2.7美分,到20nm,这一价格增至2.9美分,单个晶体管价钱在往上涨,这就违背了摩尔定律的初衷——价格不变。


我国专家许居衍院士曾在1992年的中国电子学会第五次学术年会文集中预测,摩尔定律2014-2017年失效,但硅基生命还很长。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

吴汉明院士认为,我国集成电路产业面临的主要挑战是产业链太长、太宽,例如我国在装备领域,光刻机尚需攻关,在多个关键材料方面仍依赖进口。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

每年半导体在全球流通达1万7千亿美元,这种流通使得集成电路能沿着摩尔定律发展到如今欣欣向荣的状态。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

从集成电路产业链整体分布来看,IP EDA基本被美国垄断;而中国大陆在多个细分产业占比较小。美国曾做一个评估,如果美国要建立一个完全自主可控产业链,成本约达9000亿~12000亿美元,将导致涨价35%~65%。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

从具体的芯片制造装备来看,ASML占据了光刻装备大头,我国厂商的刻蚀、清洗等装备已经进入芯片制造大生产线,但这些装备目前还没进入非常高端的生产线应用。


二、芯片制造的三大核心挑战

吴汉明院士总结了芯片制造工艺的三大挑战:

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

1、基础挑战:精密图形。现在主要先进工艺193nm波长的光源能曝光出20-30nm的图形,如果还记得中学光学基本知识,当波长远大于物理尺寸,分辨率会非常模糊。


2、核心挑战:新材料、新工艺。有64种新材料支撑了摩尔定律的发展,技术往前走,如果没有新材料,性能也上不来。如图可以看到,新材料支撑着性能的提升。


3、终极挑战:提升良率。这是所有芯片企业最艰难、头疼的挑战,工艺流程中会累积大量统计误差,如果良率提升上不来,不算成功。


从技术趋势来看,后摩尔时代需要产业三驱动、技术八内容、PPAC四目标。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

三、后摩尔时代技术发展趋缓,追赶者机会大

在吴汉明院士看来,随着摩尔定律发展速度慢下来,这给了追赶者机会。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

许居衍院士曾提出后摩尔时代有4类技术方向:(1)主流方向是硅基冯诺依曼架构,其瓶颈是功耗和速度的平衡问题;(2)类硅模式是延续摩尔定律的主要技术;(3)最近类脑模式也很热门,有产业前景;(4)新兴范式是非常前沿的未来集成电路发展方向,属于基础研究范畴,最近5-10年可能看不到产业化进展。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

从制程节点分布来看,10nm节点以下先进产能17%,83%的市场集中在10nm以上节点,成熟制程等市场发展有巨大市场和创新空间,需要高度重视。台积电的一些成熟制程占比也在增长。


设计公司最关心系统性能,吴汉明院士也看到了国内公司的一些成果。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

比如国内创企芯盟采用40nm工艺做出高性能异构集成单芯片,再比如紫光国芯SeDRAM采用直接键合异质集成工艺,每Gbit带宽高达34GB/s、能效达0.88pJ/bit。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

四、商业成功是检验技术创新的唯一标准

其实我们集成电路在上世纪50年代并不落后,产能领先日本两年、落后美国六年,但到1996年,我们已经落后日本20年。产能提升刻不容缓。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

吴汉明院士对芯片过热的说法提出质疑。他认为,过热原因是忽悠的人多,认真做芯片的人太少,他援引芯谋研究顾文军的数据,按这样节奏发展下去,制造GAP将有8个中芯国际的产能。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

随后,他引用了《中国科学报》关于树立产业技术导向的科技文化的内容。


1、产业技术不是科研机构转化后的应用开发,而是引导科研的原始动力。

2、目标导向的研究不看什么新成果,而是看产业技术有什么需求。

3、实验室技术是单点突破,但产业需要面的突破,不能有明显短板,要考虑综合因素。实验室技术也许能解决90%的要求,但余下10%可能要再花10倍的精力。

4、坚持全球化技术发展路线,理念上要做重大调整,认可提倡企业创新命运共同体。

在吴汉明院士看来,要努力建设产业引领的科技文化,商业成功是检验技术创新的唯一标准。


吴汉明院士还分享了技术研发三步曲。

阅面科技丁小羽:自然人机交互成智能家居主题,多模态技术融合日益重要

最后,吴汉明院士也顺带提及浙江大学正在打造的12英寸成套工艺研发平台。他希望加速举国体制下的公共技术研发平台建设。


结语:更多进展敬请期待

当前全球半导体产业进入调整期,风险与机遇并行。包括吴汉明院士在内,一众国内外产学界专家分别围绕集成电路设计、制造、软件、封测、材料等不同环节,分享前沿的产业及技术见解。


除了举行论坛外,大会同期还举办专业博览会,规模达18000平米,比去年增加50%,更是汇集了台积电、中芯国际等芯片制造公司,新思科技、芯华章等EDA软件公司,澜起科技、大鱼半导体等芯片设计公司,日月光、长电科技等半导体封测公司,中微半导体等设备公司,长晶科技等半导体器件公司,安集微电子、泉州三安等半导体材料公司在内的300余家展商。


同时,上海、广东、陕西、泉州、珠海、淄博、天津等省市还将组团参展,全产业链展示国内外半导体领域的科技创新技术与应用成果。


关键字:后摩尔时代  芯片  半导体 编辑:王兆楠 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/manufacture/ic538031.html

上一篇:台积电错失大客户?高通下代4nm旗舰芯,三星造
下一篇:SK海力士劳资初步商定上调员工薪酬8%

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

摩尔时代,光子技术或引发第四次工业革命大旗
当前,新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图。随着集成电路制造工艺不断接近物理极限,摩尔定律面临失效危机,如何在后摩尔时代再续辉煌?哪种技术会拔得头筹?时下,以光子技术为基础的创新应用开始在多领域百花齐放,围绕光子产业的投资掀起一股热潮。作为电子学之后的新兴科学,光子技术在医疗、化工、能源、航空航天、国防等领域得到广泛应用,光子技术正迎来新一轮爆发时机,或擎起第四次工业革命大旗。后摩尔时代,新一轮科技革命已然开启“科技是第一生产力”,从人类社会近300年的发展历史可以更清晰的看到这一点。十八世纪末,以蒸汽机技术为代表的第一次工业革命轰轰烈烈开启,按下了人类社会工业化进程的快进键;到十九世纪中期,以电力技术应用为主导的第二次
发表于 2021-06-10
长电科技郑力:摩尔时代先进封装怎样实现华丽转身
6月9日,2021世界半导体大会上,江苏长电科技股份有限公司董事、首席执行官郑力发表了以《后摩尔时代先进芯片成品制造技术的突破》为主题的演讲。郑力指出,今年上半年缺芯、缺产能,特别是汽车缺芯的问题是热门话题。当前,摩尔定律走到了后摩尔时代,我们也感受到了责任的重大。在他看来,先进封装发展到今天,“封”和“装”已经不是它的决定因素,高度集成的“集”,还有高度互连的“连”才是它华丽转身的关键,同时也是制造关键。具体从2011年到2021年,芯片成品形式的集成密度和连接性能大幅提升,从制造工艺关键词的质变来看,概括为由”封“装”转向“集”“连“。目前,晶圆级封装的再布线层线宽间距已经从20/20um发展到2/2um,缩小了10倍;手机
发表于 2021-06-10
后摩尔时代先进芯片成品制造技术的突破的主题报告
在南京举办的世界半导体大会上,中国半导体行业协会副理事长、长电科技董事兼首席执行长郑力带来主题为《后摩尔时代先进芯片成品制造技术的突破》的报告。 中国半导体行业协会副理事长、长电科技董事兼首席执行长郑力半导体集成电路这个行业,我觉得和其他高科技行业一样,有些这个行业比较特殊的专用名词,比如毛院士和吴汉明院士讲到的异构集成、后摩尔定律时代。但是和其他行业相比没有像集成电路这个行业专用名词家喻户晓,大家都在关心。比如去年,理发师一边剃头一边说光刻机是不是我们国家买不到了?今年上半年大街小巷都在说缺芯缺产能的问题,特别是汽车缺芯的问题。从上个世纪80年代开始就在接触学习集成电路,在摩尔定律方兴未艾时就学习集成电路的这些人,到了
发表于 2021-06-09
后摩尔时代先进芯片成品制造技术的突破的主题报告
吴汉明院士:摩尔时代的芯片挑战与机遇
 6月9日,2021世界半导体大会上,中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明发表了题为《后摩尔时代的芯片挑战和机遇》的演讲。吴汉明指出,摩尔定律是在1965年,英特尔创始人提出来,他说每年要把晶体管的密度加一倍,按照这个节奏他做了10年。而后来他“改口”了,他发现赚来的钱不够支撑研发。1975年他提出两年把晶体管的密度加一倍,这样技术研发的费用可以从商业盈利中平衡掉。按照每年提升一倍的节奏太快,不可持续,而两年把集成电路晶体管的密度加一倍持续了近50年。吴汉明表示,摩尔定律有一个基本假设,技术向前推进,饭价格不变,而实际上2014年左右大概28纳米的时候,每100万个晶体管大概是2.7美分,走到20纳米
发表于 2021-06-09
摩尔时代新架构——存算一体
近期,集成电路领域的“后摩尔时代”技术引发了广泛关注。“存算一体”作为“后摩尔时代”的一大发展方向,有望解决当前集成电路系统中所面临的“存储墙”和“功耗墙”问题,具有重要的战略价值。所谓“存算一体”,是指将传统以计算为中心的架构转变为以数据为中心的架构,直接利用存储器进行数据处理,从而把数据存储与计算融合在同一芯片中,极大提高计算并行度与能量效率,特别适用于深度学习神经网络领域,如可穿戴设备、移动设备、智能家居等场景。“存算一体”的关键在于突破了传统的冯·诺依曼计算架构下,数据存储与数据处理相互分离,存储器与处理器之间通过数据总线进行数据传输的速率和功耗瓶颈。速率方面,数据总线的有限带宽严重制约处理器的性能与效率,AI运算需要
发表于 2021-06-08
30年半导体产业份额从50%跌至6% ,日本将推“国家芯片计划”
时至今日,全球半导体竞争正变得越来越激烈,半导体竞争渐渐成为了国家角力的一大战略领域。中美两国自不必说,前段时间,韩国公布了10年投资510万亿韩元(约合3万亿人民币)的计划,力争建设半导体强国。  近日,日本也计划着推出国家芯片计划,加剧了该行业的全球竞争。  据日本经济产业省(MinistryofEconomy,TradeandIndustry)上周五的一份报告,日本将把半导体行业的增长视为一个“国家项目”(nationalproject),与食品和能源行业同等重要。政府将支持在日本建立制造基地,包括通过与海外芯片代工厂的合资企业。IT之家了解到,日本原来是半导体工业强国,上世纪八九十年代,日本更是半导体行业里的领头羊
发表于 2021-06-07
30年半导体产业份额从50%跌至6% ,日本将推“国家<font color='red'>芯片</font>计划”
小广播
换一换 更多 相关热搜器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 市场动态 半导体生产 材料技术 封装测试 工艺设备 光伏产业 平板显示 电子设计 电子制造 视频教程

词云: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2021 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved