吴汉明院士在1nm工艺极限探讨后后摩尔时代成为了追赶者的好机会

。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,半导体厂商以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。

为了提高竞争力,不少IDM拆分,垂直细分的Fabless、Foundry等新模式出现,加上上游原材料和生产设备本就复杂多样,半导体产业发展至今已建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,IP和EDA基本被美国垄断,日本韩国在存储器、材料方面占优势,而中国的芯片制造和封测在全球范围内稍有实力。

不过,这也意味着目前就算是再强大的芯片公司,也需要依托产业链上下游的伙伴才能正产运转,而中国芯片公司亦是如此。吴汉明指出:“集成电路产业面临的主要挑战是产业链太长、太宽。”

如果一个国家或地区要改变半导体产业链的全球格局,在国内打造完整的半导体产业链,将需要付出巨大的代价。“近期美国政府做了相关评估,如果美国要打造本土完全自主可控的半导体生态圈,将需要耗费9000亿至12000亿美元。”吴汉明说道。

虽然中国没有做过类似的调研,但就中国在全球半导体产业链份额来看,将不亚于美国。因此,对于我国而言,要改变这一现状并非易事。这也决定了半导體行业全球化不可替代。

然而,不应因为此认为我国发展大力发展集成电路工业,即使努力追赶国际先进水平也是错误之举。吴汉明指出,我国曾经并不落后,但到1996年,我国已经落后日本20年,因此产能提升刻不容缓。

后摩尔时代为中国半導體發展帶來了挑戰與機遇。Wu Hanming總結了高端芯片製造工藝面臨的一三項挑戰:精密圖形(基础)、新材料(核心)以及良率提升(终极)。

當下主要先進工藝都是用193nm波長光源曝光出20-30nm圖形,這就是精密圖形問題。而當光刻技術解决後,就會面臨新的材料與技術挑戰。“本世紀以來有64種新材質陸續進入晶圓製程中”,支撐著摩爾定律持續前行,“晶片性能提升主要依賴於新材質與新技術”。

對於所有晶圓企業而言,加速良率提升最為艱難。此外,由於後摩爾時代中晶片性能增長放緩,使得業界尋求新的技術方向,以便加速性能提升,這對一直處於追趕狀態中的中國而言,是一個機遇。

Wu Hanming介紹了一些後摩爾時代可能採用的四個類型科技方向,其中包括“硅-冯”范式、“类硅模式”、“3D封装与存算一體”以及通过改变状态运行逻辑的事物如量子计算等。他說這些都是一些中國可以利用開發其自身業界之機會:“例如紫光國鑫SeDRAM直接鍵合異質集成就是一個很好的例子。”

這些新的技術方向,都提供了一些幫助中國從未見過強大的位置重新崛起之門戶開啟。但無論如何,一切都將取決於中國能否有效地應對這場競爭,並且不要錯失任何一次轉折點。