跟上摩尔定律的步伐 中国半导体仍需努力

在半导体业界,人人都知道摩尔定律,但是,摩尔定律与中国半导体发展之间有什么联系?这样的问题,恐怕一时难以回答。

如何看待摩尔定律,站在不同立场可能有不同的解释。现阶段定律即将止步的讨论,可能会更加引发业界的深刻兴趣。

摩尔定律的光环

定律尤如一盏明灯,让企业义无反顾的去信奉它,追随它。因为定律孕育着一个十分强大的经济规律。在每两年内如果您的企业跟不上定律的步伐,不能前进至下一个工艺制程节点,就可能被淘汰出局。所以众多企业为了生存,争取前位,而不惜投资跟踪。

因此定律实际上是一种自我激励的机制。在较长一段时间内,众多 fabless 都愿意迅速采用下一代先进的工艺制程,推动产业的进步,这就是定律的魔法所在。比较典型的如在苹果手机中,己从 A4 进步到 A10 处理器,一颗 16 纳米制程采用 FanOut 封装的芯片,在台积电加工。

显然,市场经济是理性的,在工艺制程进入到 28 纳米之后,由于工艺研发与设计费用的高耸,逼迫许多顶级的 IDM 厂要作出决断,包括如 NXP,Freescale,STMicron 等公开声言,它们执行轻晶园厂策略 (fab-lite),意即不再跟踪定律,而开始拥护代工,导致全球代工如日中天的火红增长。

摩尔定律是什么?有人理解它是”大者恒大”,这样的观点具有普遍性。因为近 50 年来的实践,产业内的分化日趋激烈,然而”大者恒大”,是不变的规律。如典型的存储器业中,从几十家到现在只剩下 DRAM 的三家及 NAND 的四个组合,未来中国欲加入,业界正密切关注最后的结局。又如半导体设备业中,之前全球也是几十个厂家经过残酷的竞争,如今每个设备类别中几乎只剩下约二家。

中国半导体业跟不上摩尔定律的节奏

众所周知,中国半导体业的发展与全球先进地区之间存在很大差距,是不同步的,据估计在芯片制造业中至少落后两个先进工艺节点制程。

近期见到台积电公布它的 10 纳米及 7 纳米先进制程进度,如 10 纳米于 2016 年上半年试产,开始量产时间为 2016 年第四季,地点为中科 12 英寸晶园厂 Fab15 的第 5 至第 7 期,主要客户及产品为苹果 A11 应用处理器,高通 ARM 架构的 HPC 处理器,联发科 HelioX30 手机处理器及海思 Kirin 手机处理器与网络处理器。而它的 7 纳米,试产时间 2017 年上半年,量产时间为 2018 年第 1 季。地点与 10 纳米相同,主要客户为 Xilinx的FPGA 及 Nvidia 的新一代 Volta 绘图芯片 (GPU)。

分析其中的原因是复杂及多方面的,肯定有西方主导的瓦圣纳条约的技术封锁问题,也有产业发展处于不同的阶段。如中国半导体业的发展尚处在需要国家资金来推动的初级阶段,而不是完全市场化。因此当对手们在你追我赶的发展阶段,而中国半导体业尚需要国家资金的哺育。所以正如有些专家所言,中国的芯片制造企业是死不了,也不太可能赶上快的节奏。

定律转型中国尚有机会

未来摩尔定律实际上向三个方面发展,第一,继续走尺寸缩小道路,可以预计大约还有 2-3 个节点,至 5 纳米左右,定律接近物理极限。目前推动尺寸缩小主要是高性能计算市场的需求。第二,是异质集成,如人工智能与物联网等需求,它的目的是把不同工艺的产品,包括 RF,MEMS,Sensor,image 等,采用 SiP,2.5D,3D 封装工艺集成一体。因此主要是采用成熟制程工艺。由于定律刚开始转型,如英特尔,台积电,包括中芯国际等己经开始跨入后道封装工艺,似乎表明中国尚存机会。而第三方面主要寻求新的材料及晶体管架构,目前尚偏重于基础研究阶段。

让摩尔定律光环照亮中国半导体业

尽管集成电路尺寸缩小的道路己难深入下去,众多芯片制造厂商面临转型,实际上其中有一条道路要跨界进入封装业。可以相信前方的路也十分不易,成本下降是个永恒课题。看似此次中国半导体制造业几乎能站在同一起跑线上,然而由于众多原因的束缚,也未必一定能有胜算。

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