新摩尔定律时代电子技术的创新蹊径

      多年来摩尔定律(Moore’sLaw)推动了产能提升，也带动了半导体产业惊人的发展。这驱动力创造了超快速数字处理器、宽带的提升及容量庞大的存储器，使得个人计算机、移动电话以及需要大量资料流量与储存空间的应用装置，生产力获得大幅提升。

      然而，IC产业的经济学和社会的进步正给半导体行业带来革命性转变。半导体产业正面临着双重挑战：一方面，利用先进CMOS技术开发SoC的成本飞涨；另一方面，体积的继续缩小将把摩尔定律推向末路。由此在半导体业界诞生了MorethanMoore，超越摩尔定律(或称新摩尔定律)，即芯片发展要追求功耗下降及综合功能的提高，实际上转向更加务实的满足市场的需求。在一些全新的平台上，如苹果电脑的iPhone、任天堂的Wii等等平台中，其核心处理器和应用处理器性能远远比不上多核的CPU，但是其多样化的、有趣的应用，却迷倒了全球成千万上亿的用户。

      同时，消费者所要求的附加价值不再是更多产的消费电子设备，而转变为成新型智能产品；全球老龄化趋势带来了对医疗设备和食品安全的需求；环保意识的提升需要智能“绿色”解决方案；交通领域，IC创新可确保安全、克服交通拥堵，还可为在路上的人们提供实时信息、娱乐和服务……这些应用，以及许多其他应用，通常都是通过整合现有CMOS技术和“新摩尔定律”的技术而实现的——“新摩尔定律”的技术包括模拟混合信号、高压和超低功耗等。向多技术设备的转变还将影响设计和架构方法、建模和特性及系统架构。最终，现有的联合研发模式将发生改变，新的生态系统将形成。

      因此数十年来主宰半导体制程技术的摩尔定律，将仅应用于有限的高容量领域。不过如果达到体积或经济可行性的界限，就是摩尔定律消失的时候。到今天来看，摩尔定律的寿终正寝，可能在16纳米时，即2016~2018年左右，可以理解为即便到那时尺寸还能缩小下去(技术上可行)，但是由于经济上成本太高，自然就很少被人采用。不过半导体业在任何时候，降低功耗，减少成本及提高功能总是正确的。因此新摩尔定律可能在这个时代更为适用，因为对于客户来讲，并不会去关心芯片里面究竟是多少纳米尺寸。

      回顾过去，金融危机并没有推迟半导体的发展路线，但是却改变了产业的格局，有的整合，有的破产，无论大、小公司不得不降低成本，节省开支，投资额则相对减少。目前整个半导体产业正在探索两条道路：一种是继续缩小尺寸traditionalscaling，还是MoreMoore，后摩尔定律，注重功耗降低及性价比的提高。尤其是新材料的开发会使产业更加创新发展，朝着更小尺寸、更高密度发展，而新摩尔定律MorethanMoore更是推动了CMOS的技术发展。

图1半导体技术的发展路线

新摩尔定律时代的机会和创新

      恩智浦半导体多重市场半导体事业部大中华区高级市场总监梅润平表示：“创新永远是半导体公司成功的必备条件。但我们在积极创新的同时，必须摒弃不顾成本与能力限制，一味追求极限速度的做法。只有如此，我们才能开发出更具效益的技术，从而实现为消费者提供更优质生活体验的最终目标。新摩尔定律体现了由仅仅关注CMOS向关注整合多重技术转变的发展趋势。此发展重心的转移不但为半导体制造商提供了新发展方式，同时也促进了一个广受关注的创新商业模式的发展。”他还举例解释了新摩尔定律如何和摩尔定律结合，图2所示一个智能系统中，处理器存储设计属摩尔定律的范畴，会继续沿着更小更强的方向发展，但是在整个芯片的设计中，还要考虑集成无线电、电源、传感器等模块，这样设计出的产品就是高价值智能系统。

图2摩尔定律与新摩尔定律相结合

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      同时中国半导体行业协会理事长俞忠钰认为信息化和工业化融合给IC带来了新的机遇，IC产品在工业化领域应用日趋深入和广泛，体现在汽车电子、工业电子、医疗电子和物联网的两化融合，他认为半导体产业会沿着摩尔定律发展但是morethanmoore比重也在加大。

      可见电子市场中的许多应用，如射频器件、电源管理子系统、被动元件、生物芯片、传感器、执行装置和微机电系统(MEMS)在半导体产品中正扮演着同样重要的角色。将各种模拟功能集成到基于CMOS的特色技术中，使其成本得以优化、并为系统提供有增加价值的解决方案的各种多样化的技术，就是MorethanMoore。

      “我非常看好许多真正模拟世界的‘接口’技术，其中模拟/混合信号技术、高压技术、光电子技术和微机电系统/传感器将充满机会。”X-FAB销售与市场营销副总裁ThomasHartung先生说。“我们的任务和服务就是帮助系统和芯片设计师实现他们的创新和创意，为此我们可以提供包括精确模型的、全面的工艺设计工具包，快速、方便和灵活的代工服务，产品寿命周期管理和供应链管理等。”

绿色节能应用

      今天，随着能源短缺和全球变暖现象的加剧，各国政府都在大力倡导可持续发展，提出了各种环保指令。同时，环保意识也已成为消费者的共识，他们越来越关注小尺寸、多功能、节能省电等问题。

      恩智浦的GreenChip系列产品即是成功范例，不但符合能源之星（EnergyStar）的规范，还减少了二分之一的电源供应损耗。该产品结合了优化的架构与设计，并搭配特殊的半导体技术，从全功率到待机模式，都一样具备节能效果。摩尔定律应用的特点，就是将众多功能整合至单一IC，不过在此并不适用。恩智浦采用了不同的IC技术，以达成优化的整体性能：在主要控制器与功率因素校正上整合高压装置，与这些装置的接口采用高密度、高速、低电压控制智能接口。最后在输出控制器采用低至中压技术，以在二级高压电流的状况下控制同步整流器。

      目前有绿色光源之称的LED照明是另一大被业界广为关注的热点技术。预计在2010年之后，LED将越来越广泛地应用到室内照明、路灯、服装装饰等新应用上。

      在照明领域耕耘多年的恩智浦公司也推出了创新的解决方案，这种全新概念LED灯泡融合了传感技术、控制技术、无线技术和先进接口等，可以提供完全不同的照明体验，包括移动应用的LED闪光灯、液晶电视的LED背光调光技术，可大幅节省超过50%能源。

医疗应用的超低功耗技术

      医疗电子是半导体发展最快速的领域之一。恩智浦的超低功率解决方案基于磁感应无线电技术及CoolFluxDSP，可支持最新的助听器产品。其芯片支持最高可达298kbps的数据速率，并具备双向通讯功能，支持立体声音频流和双耳处理等新型应用。集线器的使用可为MP3播放器或移动电话配备无线连接功能，轻松与助听器连接。此外，相较于射频信号，短距离（50厘米以下）的磁感应无线电信号可节省更多能源；穿越身体组织时，信号强度的降幅也相当有限。磁感应无线电信号与人体组织的互相作用也远低于传统的射频讯号，因此可降低组织损伤的风险。

      其他超低功耗医疗应用，包括监控生命功能的体内传感器、神经刺激与疼痛管理应用设备，以及心律管理设备。以上都是新摩尔定律技术提升生活质量，而不只是加快生活速度的成功典范。

MEMS

      MEMS市场因为许多行业引入固态的压力传感器、惯性传感器、红外传感器、加速度传感器、陀螺仪和生物芯片等技术而得以兴起，并因为它们与其它电子系统协同产生新的应用而发展。由于MEMS器件的制造技术与集成电路的相似，因此X-FAB能够协同利用这两种技术以及其在模拟/混合信号代工工艺经验方面的优势。这确保了X-FAB能够提供与CMOS工艺一样的高质量组织、采购和在MEMS技术领域大批量制造的经验。

乐观与谨慎

      究竟2010年产业将如何发展？目前的复苏是长久性的，还是暂时性的？多重迹象表明，产业正处于复苏阶段，但是仍旧非常脆弱，可能与全球经济的大环境紧密相关。尽管2010年将是极具挑战性的一年，但是相信对于创新公司来说，机遇与挑战并存。研发的持续投入以及新兴市场的开发对于未来必定会有所帮助。反观过去几次金融风暴，持续研发对于各家公司来说，是快速从危急中复苏的关键手段。

      不论是先进的CMOS系统单芯片，或是未来对新摩尔定律技术的应用，创新都将持续推动半导体产业，因此目前所面对的挑战，就是要因应已然改变的经济现实，采取自己的创新策略。