吴汉明院士：在追赶手机芯片处理器排名的后摩尔时代，产业链长、全球化不可替代成为了中国半导体发展中的机遇与挑战
1965年，戈登·摩尔通过观察计算机存储器晶体管数目，总结出了集成电路上可容纳的晶体管数目每隔两年会增加一倍的规律，这就是著名的摩尔定律。五十多年过去了，现在随着晶体管微缩逐渐逼近技术极限，我们正处于讨论关于摩尔定律新阶段的时候。
后摩尔时代，一方面是产业继续向前推进需要解决的技术挑战；另一方面，也为中国半导体发展带来了新的机遇。在2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会开幕式上，中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明教授指出：“后摩尔时代芯片性能提升速度放缓，对追赶者来说，是一个机会。”
集成电路产业链长是主要挑战，全球化不可替代
在半导体产业建设初期，以IDM为主，但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大，不少IDM拆分成为Fabless、Foundry等新模式出现。尽管如此，上游原材料和生产设备本就复杂多样，因此已建立起完整的全球产业链。如果将集成电路产业链按照IP、设计、装备材料和芯片制造四个领域进行分类，其结果显示IP和EDA基本被美国垄断，而日本韩国则在存储器及材料方面占据优势。
不过，这也意味着就算再强大的芯片公司，也需要依托产业链上下游伙伴才能正常运转。这对于中国而言也是如此。
“集成电料面临的是太长太宽的问题。”吴汉明说，“光刻机等装备是我们攻击方向之一，而光刻胶等关键材料则几乎完全依赖进口。”
如果一个国家要改变这种局面，在国内打造完整的半导体产业链，则需付出巨大代价。“美国政府估算，如果要打造自主可控生态圈，将耗资9000亿至12000亿美元，并导致产品价格上涨65%。”吴汉明指出。
虽然没有做过类似的调研，但从当前情况看所需金额将不亚于美国。
这个庞大的行业结构决定了它对我国来说是不可或缺的一部分。
三大挑战与后摩尔时代作为追赶者的好机会
然而，不应因此认为只能跟随国际先进水平发展。吴汉明提醒，我国曾经并不落后，但到了1996年已经落后日本20年，所以必须加快产能提升。
后摩尔时代给予了中国半导體业以新的挑战与机遇。高端芯片制造工艺面临三个主要难题：精密图形基础问题、新材料核心问题，以及良率终极挑战。
当精密图形得到解决，就会迎来新材料、新工艺带来的压力。“本世纪以来有64种新材料进入市场支撑了持续增长。”他解释道。
而良率提升，即使拥有先进工艺，如果无法提高良率，那么这仍然不能被视为成功。
此时此刻，与其他国家相比，我国一直处于追赶状态。但是在这一过程中，我们也有机会寻找新的技术路径加速性能提升。这包括硅-冯范式到类硅模式，从3D封装到存算一致性，如许居衍院士所述，这些都是未来发展方向。而自旋器件或量子计算等新兴范式则提供了一线希望。
这些创新，为我们的企业提供了可能，如紫光科技异构单芯片集成技术以及紫光国星SeDRAM直接键合异质集成了展示其潜力。此外，还有一些公司正在探索使用不同的状态实现逻辑运行，比如自旋二极管或量子计算，它们代表未来的可能性。
