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　　隨著摩爾定律的失效，半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入了“后摩爾時(shí)代”，給半導(dǎo)體行業(yè)帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在2022廣東省半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)峰會(huì)上，俄羅斯工程院外籍院士、廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所學(xué)科帶頭人教授級(jí)高級(jí)工程師莊巍詳細(xì)介紹了后摩爾時(shí)代集成電路的發(fā)展趨勢(shì)。

　　俄羅斯工程院外籍院士、廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所學(xué)科帶頭人、

　　教授級(jí)高級(jí)工程師莊巍

　　莊巍院士介紹，處理器上的晶體管數(shù)每18個(gè)月增加一倍，每十年晶體管數(shù)提高100倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在55納米和40納米之間，采用先進(jìn)的工藝，每個(gè)晶體管成本是可以大幅度降低的。但是到了20納米以后，到14納米，采用這些成熟工藝，晶體管的成本并沒有顯著降低。10納米以下，縮小線條帶來的經(jīng)濟(jì)效益并不明顯。同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)物理極限，到5納米之后相當(dāng)于20個(gè)原子，就出現(xiàn)了量子力學(xué)效應(yīng)，當(dāng)芯片在5納米的范圍，隨之而來會(huì)產(chǎn)生電子隧道效應(yīng)，與此同時(shí)，設(shè)計(jì)費(fèi)用高達(dá)2億美元，很多企業(yè)無法負(fù)擔(dān)。

　　進(jìn)入后摩爾時(shí)代，企業(yè)如何應(yīng)對(duì)？莊巍院士認(rèn)為，首先在芯片設(shè)計(jì)上，把AI引入EDA，讓EDA工具具備AI能力，使得芯片效能可進(jìn)一步提高。另外還有系統(tǒng)協(xié)同，芯片與芯片之間協(xié)同，提高芯片的效應(yīng)。新型架構(gòu)上，模擬計(jì)算、存算一體，讓芯片功能越來越強(qiáng)，這是應(yīng)對(duì)后摩爾時(shí)代的一些措施。

　　另外，他也認(rèn)為，芯片制造有幾個(gè)方向：一是FET系列，20納米以下，將平面工藝做成立體，做成FinFET及FET。20納米以后，除了Fin FET技術(shù)方向以外，還有FD-SOI技術(shù)，F(xiàn)D-SOI有很好的路徑，在低功耗、高頻方面有顯著的效果。換句話說，用14納米的FD-SOI工藝可以實(shí)現(xiàn)用40納米做7納米的性能。新型結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器也可以大幅度減小面積，讓摩爾定律繼續(xù)生效，如AMD提出Chipets工藝技術(shù)，再整合在一起，同時(shí)跟異構(gòu)集成相結(jié)合，也是一個(gè)立體堆疊的路線。

　　另外，有沒有別的材料能夠代替硅做半導(dǎo)體的器件，目前有新的探索，如，TMD過渡金屬的硫族化合物，也能形成二維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)半導(dǎo)體性能，可以用在半導(dǎo)體器件上。還有碳納米管，目前北大的一些院士已經(jīng)開發(fā)可使用的碳納米管工藝，并可以跟硅工藝兼容，現(xiàn)階段已經(jīng)有一些產(chǎn)業(yè)化的成果了。莊巍院士認(rèn)為，這些新材料體應(yīng)用還需要一定的時(shí)間。

　　摩爾定律運(yùn)用了50年，它不是科學(xué)規(guī)律，它是產(chǎn)業(yè)規(guī)律，是所有半導(dǎo)體業(yè)界工程師們卓有成效的一種努力，是大家智慧和努力的結(jié)晶，所以產(chǎn)業(yè)界還是希望摩爾定律能夠繼續(xù)延續(xù)，以更小、更省電、更大帶寬、更低延時(shí)的特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)它往前發(fā)展。

　　產(chǎn)業(yè)的新機(jī)遇在哪里，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)遇在哪里？莊巍院士表示，廣東省和大灣區(qū)主要短板環(huán)節(jié)是半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)，所以廣東省在制定半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策也提出補(bǔ)短板。從另外的角度看，2020年中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)產(chǎn)值3819.4億元，制造業(yè)產(chǎn)值1475億。這意味著相差的2000多億都是海外代工，由于芯片設(shè)計(jì)公司是全球代工的，海外代工這部分就是中國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)的市場(chǎng)空間，現(xiàn)在產(chǎn)能翻兩番才能滿足需求。他還認(rèn)為，面對(duì)國(guó)際嚴(yán)峻的形勢(shì)，特別是美國(guó)逆全球化的科技貿(mào)易戰(zhàn)，中國(guó)很有可能回到50年前自力更生的狀態(tài)，建立自己的經(jīng)濟(jì)內(nèi)循環(huán)體系。

　　莊巍院士還認(rèn)為，中國(guó)半導(dǎo)體制造前景廣闊，現(xiàn)在正好處于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的時(shí)機(jī)，隨著人口紅利的減少，人工成本的增加必須要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，而廣東省就具備廣闊的市場(chǎng)和足夠的人力資源，只要抓住機(jī)會(huì)，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

　　另外莊巍院士也認(rèn)為，“摩爾定律一旦失效，反而給中國(guó)的制造業(yè)提供了機(jī)會(huì)，頭部企業(yè)暴利期逐漸消失，中國(guó)企業(yè)家總有一天會(huì)后來居上。摩爾定律失效的那一天，我覺得就是中國(guó)春天到來了，半導(dǎo)體、集成電路行業(yè)還是會(huì)被中國(guó)企業(yè)占領(lǐng)。”

　　2022廣東省半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)峰會(huì)錄播

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