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，我们正进入一个新的讨论阶段。
发展放缓的后摩尔时代，对产业来说既是挑战也是机会。中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明教授在2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会开幕式上指出：“后摩尔时代芯片性能提升速度放缓，对追赶者来说，一定是一个机会。”
集成电路产业链长是主要挑战
在半导体产业建设初期，大型制造商以IDM（整合设计与制造）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益增加，只有少数财力实力的IDM厂商能够继续扩张。
为了提高竞争力，不少IDM拆分成为Fabless（无线控制）和Foundry等新模式出现，加上原材料和生产设备复杂多样，如今已形成全球化完整产业链。如果将集成电路产业链按IP（知识产权）、设计、装备材料和芯片制造四个领域分类，则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，而中国则在全球范围内稍有实力。
然而，这也意味着即便是最强大的芯片公司，也需要依托整个产业链上的伙伴才能运转顺畅。这对于中国而言同样适用。
“集成电路面临的主要挑战是行业太宽泛。”吴汉明指出。他还提到光刻机、检测等装备以及光刻胶、大硅片等材料都是重要方向，其中光刻胶、大硅片目前基本空白，由于依赖进口，与国际先进水平相比仍有三代差距。
改变全球格局成本高昂
要改变半导体产业链的地缘政治格局，在国内打造完整工业生态圈需要巨大的投入。“如果美国政府要打造本土完全自主可控的半导体生态圈，将耗费9000亿至12000亿美元，并导致产品价格上涨65%。”吴汉明表示。
虽然没有具体研究中国的情况，但考虑到其在全球份额来看所需投入金额将不低于美国，因此这一点对我国发展尤为重要。
精密图形、新材料、新工艺、三大挑战
尽管如此，没有人认为应该忽视这个问题。相反，我们应认识到后摩尔时代带来的三大挑战：精密图形核心挑战新材料，以及终极目标提升良率。
当前先进工艺使用193nm波长曝光20-30nm图形，当波长远大于物理尺寸时图形模糊度非常高，是精密图形的一个难题。而当解决了这层次之后，就必须面对新材料与新工艺的问题。“本世纪以来，有64种新材料陆续进入芯片制造，以支持迈向前方发展。”
良率提升则是所有企业最艰难且头疼的问题，即使再先进工艺，如果良率不增，那么不能算成功。
此外，为应对性能提升放缓后的困境，我们正在寻找新的技术路径加速性能提升。在这些背景下，我国处于追赶状态，可以利用这一好机会进行创新。
许居衍院士曾列举四类技术方向供我们参考：“硅-冯”范式虽为主流，但正面临功耗与速度瓶颈；类硅模式延续了摩尔定律；3D封装及存算一体等脑模式热门且前景广阔；还有通过改变状态实现逻辑运行如自旋器件或量子计算等。
这些技术方向都提供了中国半导體發展機會，“紫光國鑫SeDRAM直接鍵合異質集成技術”、“异构单芯片集成技術”就展示了这种潜能。
因此，无论是在市场还是政策层面，都应当充分认识到这一点，并采取有效措施推动国产替代，同时鼓励合作竞争，以促進全面的發展。
