制程工藝達(dá)到極限后還能怎么提升？芯片將在中國(guó)超越摩爾定律

28nm、14nm、7nm、5nm、3nm……芯片巨頭們都在追求更小的制程，芯片真的越小越好嗎?制程工藝達(dá)到極限后還能怎么提升?

的確，更小工藝制程可以大幅提高晶體管的密度，會(huì)帶來性能的大幅提升，同時(shí)帶來更低的功耗。

但目前的3nm已基本接近工藝極限。在制程達(dá)到7nm以下之后，短溝道效應(yīng)和量子遂穿效應(yīng)會(huì)越來越明顯，這將對(duì)工藝帶來極大的挑戰(zhàn)。

在6月9至11日的2021世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國(guó)際半導(dǎo)體博覽會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士毛軍發(fā)表示，芯片現(xiàn)在有兩條路線，一個(gè)是延續(xù)摩爾定律，一個(gè)是繞道而行。

延續(xù)摩爾定律方面，當(dāng)前，半導(dǎo)體大廠正通過工藝、結(jié)構(gòu)、材料的精進(jìn)做成新型器件，使得技術(shù)能夠沿著摩爾定律繼續(xù)往前走，但在這條路上，產(chǎn)業(yè)要克服的技術(shù)和成本難題有很多。

而所謂繞道而行，就是推動(dòng)集成電路從單一同質(zhì)、二維平面，發(fā)展到異質(zhì)集成、三維立體，可以突破單一工藝集成電路的功能、性能極限，算是一種新的技術(shù)路徑。

這一路徑挑戰(zhàn)也不會(huì)少，毛軍發(fā)提出三個(gè)挑戰(zhàn)，多物理調(diào)控，包括電磁、溫度、應(yīng)力;多性能協(xié)同，包括信號(hào)、電源完整性，熱、力;多材質(zhì)融合，包括硅、化合物半導(dǎo)體、金屬等。這些方向的改變，似乎帶來了更多的技術(shù)問題。

還有第三條路：超越摩爾定律。賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂表示，手機(jī)和消費(fèi)電子時(shí)代，信息產(chǎn)業(yè)一路遵循摩爾定律，形成了一種慣性：簡(jiǎn)單粗暴地靠速度、集成度、更高的工藝來解決問題。

而物聯(lián)網(wǎng)正在崛起，相比消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)市場(chǎng)所需的芯片用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子，但是對(duì)芯片性價(jià)比的要求是更高的，主要是對(duì)芯片的制程和工藝要求比手機(jī)低很多，國(guó)際大廠在制程上追趕5nm、3nm，將摩爾定律逼至極限，但這些物聯(lián)網(wǎng)的芯片甚至只需要28nm、45nm工藝水平，只是對(duì)芯片適配業(yè)務(wù)、適應(yīng)場(chǎng)景的能力要求更高。

李珂認(rèn)為，所謂超越摩爾，比拼的不再是技術(shù)上的先進(jìn)，而是應(yīng)變能力，比如在同樣的線寬、同樣工藝上實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化以及能否在不提升工藝的情況下提升性能。

而更重要的一點(diǎn)是，這條路徑需要更龐大的市場(chǎng)和應(yīng)用，比如大規(guī)模城鎮(zhèn)化帶來基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)，這在很多歐洲國(guó)家是無法做到的，但對(duì)中國(guó)來說恰恰是一個(gè)機(jī)遇。

李珂表示，機(jī)會(huì)就在中國(guó)，中國(guó)市場(chǎng)是一個(gè)超越摩爾定律的絕佳土壤，疫情的爆發(fā)和芯片的缺貨，讓全球意識(shí)到，中國(guó)有著大規(guī)模的人臉識(shí)別、語音識(shí)別的應(yīng)用，甚至二維碼的應(yīng)用，背后都需要芯片，但并不需要太高的工藝技術(shù)。