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如果芯片工艺发展不能满足摩尔定律,是否会引发IT界的一场创新? – 网络|

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中国汉语中不是有句俗语吗,“人无远虑,必有近忧”,意为,但凡世上任何一个人,若对自己的未来考虑得不深远,那么忧患就一定会近在眼前。半导体行业本来是技术密集型、智力密集型行业。在半导体行业中,一直有着不少的精英人才。绝大多数的外行人都能想到硅基芯片工艺有可能走到终点的那一天,则半导体行业中的精英们,也一定比外行人更先设想到了硅芯片制程工艺有可能走到终点。其实严格来说,IT行业一直都在发展,一直在不断地创新技术和模式等,从而满足人们对产品、技术等越来越高的要求。换成另一种说法是,IT行业不会等到硅芯片工艺到达终点了后,才会掀起一场创新。并且,硅芯片工艺可能走到尽头与IT行业会否有一场创新,这两者之间并不能构成前因后果的关系。

在目前的芯片制造行业中,英特尔、台积电和三星均有非常强的工艺技术研发能力,其中又以英特尔的制程工艺水准为最高。先前,英特尔面向业界公布的一张工艺路线图中,已经有了5纳米工艺和3纳米工艺。5纳米工艺和3纳米工艺在英特尔的规划中均处在前沿研究的阶段。早在2016年,有媒体便报道,台积电在当年的台湾半导体产业协会年会上首次向业者们透露,台积电已有团队在研发3纳米工艺和2纳米工艺。三星同样规划出了一条工艺路线,2018年试产7纳米工艺,2019年陆续开发出6纳米工艺和5纳米工艺,2020年开发出4纳米工艺。

于是,有人索性称摩尔定律在当前进入到了后半场。正如网络上有这样一段原话:“三星、台积电和格罗方德的技术进步让大家看到了10纳米时代以及今后技术的发展路线。即使存在大量的物理与工程难题,集成电路产业也在一步一步向前走,摩尔定律尚未完全失效。不过在技术进展到5纳米甚至3纳米以后,集成电路中最薄的地方甚至只有一个或者数个原子层的厚度,那个时候硅基半导体的工艺极限可能真的要到来。”

必须要特别指出的是:就算硅芯片工艺能够从10纳米工艺进步到7纳米工艺,从7纳米工艺推进到5纳米工艺,再从5纳米工艺到3纳米工艺,这都是半导体上下游行业以及相关行业共同发展和创新才会有的结果之一,而不仅仅依靠芯片制造行业中的厂商来推动制程工艺向更先进的节点迈进。比如,Gartner的一位分析师近期在SEMI行业战略研讨会上就说:“7纳米节点有很高的设计成本,一款新芯片需要超过2亿美元的投资,但到2019年也可能会出现产能过剩的情况,大家预计到那时每月的产能会超过40万块晶圆,每块晶圆1万美元,7纳米制程可能无法支撑这些数字。”再比如,媒体日前有称:“除了开发芯片的架构不确定外,很多工具、材料等也在失势,目前部署的EUV极紫外光刻机仅用于替代193纳米浸润式光刻技术,FinFET能否再延续到下一个工艺节点还存争议,也可能要GAAFET来控制漏电和改善越来越高的Fin的可造性。如果GAAFET取代了FinFET,那么迁移到7纳米工艺和5纳米工艺的时间可能会比预期更长,从而偏离摩尔定律。”

最后,假定3纳米制程工艺后,硅基芯片工艺果然触达物理极限,人们当如何选择?是碳纳米管吗?是量子芯片吗?还是传说中的石墨烯材料……实际上早几年前有半导体行内人士便给出了一份有参考价值的答案,大致有三个可供人们选择的方向,分别是“MoreMoore”、“MorethanMoore”和“BeyondCMOS”。“MoreMoore”意为人们想尽各种方法,继续沿着摩尔定律的道理走下去。“MorethanMoore”的大意是,摩尔定律在不断演进的过程中,先前应该有未被人们挖掘的(产品)技术和功能等,人们可以回过头来将之充分开发出来并用于商业。“BeyondCMOS”指的是,当硅基CMOS逼近物理极限时,人们想办法开发出新型器件。


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