1965年，戈登·摩尔观察计算机存储器晶体管数目，总结得出集成电路上可容纳的晶体管数目每隔两年就会增加一倍的规律，这就是著名的摩尔定律。五十多年过去了，随着晶体管微缩逐渐逼近技术极限，对于摩尔定律的讨论进入新阶段。
发展放缓的后摩尔时代，一方面是产业继续向前推进需要解决的技术挑战，一方面也为中国半导体产业带来了新的机遇。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，这是一个机会。”
集成电路产业链长是主要挑战
在半导体产业建设初期，大部分厂商以IDM为主，但随着制造工艺进步和晶圆尺寸扩大，设计、制造芯片所需资金日渐攀升。除了少数财力与实力并存的IDM厂商外，其它半导体厂商寸步难行。
为了提高竞争力，不少IDM拆分，将设计、制造分离形成Fabless和Foundry模式。然而，上游原材料和生产设备本就复杂多样，加之全球化不可替代，这意味着即便再强大的芯片公司，也需要依托产业链上下游伙伴才能正常运转。
“集成电路面临主要挑战是产业链太长、太宽。”吴汉明指出，“我们需要攻关光刻机、检测等装备，以及光刻胶、掩膜版、大硅片等关键材料。”虽然国内有中芯国际、高通等企业，但与国际先进水平相比，还存在三代差距。
如果一个国家要改变全球半导体产业链格局，在国内打造完整半导體产业链，就需付出巨大代价。“美国政府评估若要打造完全自主可控生态圈，则需耗费9000亿至12000亿美元，并导致相关产品价格翻番。”吴汉明提及。
三大挑战面前的机会
高端芯片制造工艺面临基础精密图形挑战、新材料核心挑战以及良率终极挑战。在精密图形方面，当波长远大于物理尺寸时，即将模糊；新材料方面，本世纪以来共64种新材料陆续进入；良率提升则是所有企业最艰难头疼的问题。不论先进工艺如何，只有良率不佳，便无法视为成功。
尽管如此，与其说这是一场无尽困境，不如说这是对我国而言的一个好机会。后摩尔时代，为寻求新的技术方向加速提升性能提供了空间。这包括硅-冯范式到达瓶颈后的类硅模式延续性质；3D封装和类脑模式作为热门趋势前景；还有通过状态变化实现逻辑运行如自旋器件或量子计算等新兴范式。此外，如异构单芯片集成或直接键合异质集成为示例展示了这些方向可能带来的发展潜力。
