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半导体产业技术峰会 | 俄罗斯工程院外籍院士庄巍:后摩尔时代中国将迎来半导体行业的春天

编辑:chinafpd 2022-06-23 17:44:00 浏览:81  来源:

  随着摩尔定律的失效,半导体行业进入了“后摩尔时代”,给半导体行业带来新的机遇与挑战。在2022广东省半导体产业技术峰会上,俄罗斯工程院外籍院士、广东省科学院半导体研究所学科带头人教授级高级工程师庄巍详细介绍了后摩尔时代集成电路的发展趋势。

  俄罗斯工程院外籍院士、广东省科学院半导体研究所学科带头人、

  教授级高级工程师庄巍

  庄巍院士介绍,处理器上的晶体管数每18个月增加一倍,每十年晶体管数提高100倍。据统计,在55纳米和40纳米之间,采用先进的工艺,每个晶体管成本是可以大幅度降低的。但是到了20纳米以后,到14纳米,采用这些成熟工艺,晶体管的成本并没有显著降低。10纳米以下,缩小线条带来的经济效益并不明显。同时,也会出现物理极限,到5纳米之后相当于20个原子,就出现了量子力学效应,当芯片在5纳米的范围,随之而来会产生电子隧道效应,与此同时,设计费用高达2亿美元,很多企业无法负担。

  进入后摩尔时代,企业如何应对?庄巍院士认为,首先在芯片设计上,把AI引入EDA,让EDA工具具备AI能力,使得芯片效能可进一步提高。另外还有系统协同,芯片与芯片之间协同,提高芯片的效应。新型架构上,模拟计算、存算一体,让芯片功能越来越强,这是应对后摩尔时代的一些措施。

  另外,他也认为,芯片制造有几个方向:一是FET系列,20纳米以下,将平面工艺做成立体,做成FinFET及FET。20纳米以后,除了Fin FET技术方向以外,还有FD-SOI技术,FD-SOI有很好的路径,在低功耗、高频方面有显著的效果。换句话说,用14纳米的FD-SOI工艺可以实现用40纳米做7纳米的性能。新型结构的存储器也可以大幅度减小面积,让摩尔定律继续生效,如AMD提出Chipets工艺技术,再整合在一起,同时跟异构集成相结合,也是一个立体堆叠的路线。

  另外,有没有别的材料能够代替硅做半导体的器件,目前有新的探索,如,TMD过渡金属的硫族化合物,也能形成二维结构表现半导体性能,可以用在半导体器件上。还有碳纳米管,目前北大的一些院士已经开发可使用的碳纳米管工艺,并可以跟硅工艺兼容,现阶段已经有一些产业化的成果了。庄巍院士认为,这些新材料体应用还需要一定的时间。

  摩尔定律运用了50年,它不是科学规律,它是产业规律,是所有半导体业界工程师们卓有成效的一种努力,是大家智慧和努力的结晶,所以产业界还是希望摩尔定律能够继续延续,以更小、更省电、更大带宽、更低延时的特点驱动它往前发展。

  产业的新机遇在哪里,制造业产业机遇在哪里?庄巍院士表示,广东省和大湾区主要短板环节是半导体制造环节,所以广东省在制定半导体产业政策也提出补短板。从另外的角度看,2020年中国集成电路设计业产值3819.4亿元,制造业产值1475亿。这意味着相差的2000多亿都是海外代工,由于芯片设计公司是全球代工的,海外代工这部分就是中国半导体制造业的市场空间,现在产能翻两番才能满足需求。他还认为,面对国际严峻的形势,特别是美国逆全球化的科技贸易战,中国很有可能回到50年前自力更生的状态,建立自己的经济内循环体系。

  庄巍院士还认为,中国半导体制造前景广阔,现在正好处于产业升级的时机,随着人口红利的减少,人工成本的增加必须要进行产业升级,而广东省就具备广阔的市场和足够的人力资源,只要抓住机会,就可以实现产业的转型升级。

  另外庄巍院士也认为,“摩尔定律一旦失效,反而给中国的制造业提供了机会,头部企业暴利期逐渐消失,中国企业家总有一天会后来居上。摩尔定律失效的那一天,我觉得就是中国春天到来了,半导体、集成电路行业还是会被中国企业占领。”

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