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[导读]几十年来,摩尔定律所阐述的生产力效益定律一直是半导体行业发展的驱动力。它催生了数字处理器、宽带和大容量存储器。这些技术大幅提升了PC、手机等产品的生产力。然而,经济学正给半导体行业带来革命性转变。未来,

几十年来,摩尔定律所阐述的生产力效益定律一直是半导体行业发展的驱动力。它催生了数字处理器、宽带和大容量存储器。这些技术大幅提升了PC、手机等产品的生产力。然而,经济学正给半导体行业带来革命性转变。未来,“新摩尔定律”将发挥重要作用。

产品研发从性能驱动转为经济学驱动

半导体产业是个相对年轻的产业。自摩尔定律预测芯片上晶体管的数量每18个月翻一番以来,半导体器件制造商一直追求生产力的提升。这一定律确实没错。如今消费应用的SoC可能集成了几亿个晶体管。然而,半导体产业正面临摩尔定律带来的双重挑战:一方面,利用先进CMOS技术开发SoC的成本飞涨;另一方面,半导体体积的持续缩小将把摩尔定律推向末路。同时,消费者正需要新型智能产品。全球老龄化趋势和健康生活的趋势对医疗设备和食品安全提出了需求。环保意识的提升需要智能“绿色”解决方案。在交通领域,IC创新可确保安全,克服交通拥堵,还可为在路上的人们提供实时信息、娱乐和服务。

这些应用通常都是通过整合现有CMOS技术和“新摩尔定律”的技术而实现的。“新摩尔定律”是指半导体产品向多技术融合转变,这些技术包括混合信号、高压和超低功耗等多种技术。“新摩尔定律”将给设计、建模及系统架构带来影响。最终,现有的联合研发模式将发生改变,新的生态系统将形成。

从集成度的不断提高到技术多样化的革命性转变,为半导体制造商带来了新的差异化途径以及更诱人的新业务市场。拥有多技术产品开发经验的厂商,如恩智浦半导体,可以在这一新兴市场占据一席之地。

那么,摩尔定律在今天就没有意义了吗?回答是否定的。但是,在新一代工艺节点上,晶体管的密度增加了,开发相应工艺的成本也随之增加了。结果,如今最经济的IC解决方案不一定基于市场上最前沿(也是最昂贵)的CMOS技术。

航空业也上演了产品开发由性能驱动到经济学驱动的转变。协和客机(Concorde)的速度数十年来不断加快,尽管最高时速可达每小时2000公里,但这并没能成为空中客机的新标准。从巴黎飞到纽约,Concorde仅需3个小时,本以为Concorde将因此建立行业新标准,然而,经济学却占了上风。过度油耗造成机票价格上涨,乘客难以承受,最终Concorde只能藏身于博物馆。目前,航空业平均速度为每小时1000公里,这就是它的经济学平衡点,这一速度已经保持了多年,迄今未变。

这是否意味着航空业的创新就此终结了呢?恰恰相反,如今该行业的创新转向为乘客、机组人员和航线提供其他有价值的服务,而不仅仅是提升速度。飞机变得更安全,更舒适,更经济,油耗更低,噪音更低。

恩智浦预计半导体行业也会发生类似的转变,创新将从以生产力为核心转向以优质生活为核心。和航空业相类似,对于生活来说,还有比速度更重要的事情。因此,主宰半导体工艺技术数十年的摩尔定律仍将在少数大规模量产领域发挥作用。当物理功能和经济可行性达到平衡时,摩尔定律将不复存在。

结合多种技术打造定制化方案

社会发展趋势为那些在节能消费电子产品、照明产品、医疗诊断设备、食品安全和交通管理系统领域提供先进IC的厂商带来了巨大的商机。这些市场的发展并未因经济增速放缓而止步,因为多数芯片创新可带来可观的投资回报(ROI)。未来,半导体产业的发展将呈现两大特点:

创造定制化解决方案。市场需求越复杂,针对特定应用领域设计定制化方案的需求就越多。这就需要OEM(原始设备制造商)、半导体厂商以及生态系统中的更多成员开展更紧密的合作。从产品研发初期就开始协同合作,可以确保IC与OEM产品的完美整合,缩短开发时间,降低开发成本,并使产品尽早进入市场。在这方面,峰力听力(Phonak)与恩智浦的合作就是一个很好的例子。峰力听力采用恩智浦的超低功耗无线技术,开发了新一代的助听器。由于峰力听力与恩智浦在研发阶段就进行了真正意义的合作,所以产品获得了成功。

游戏规则仍然是创新。半导体市场竞争十分激烈,毛利持续下降,投入超过20%的销售收入进行研发已不再必要。不过出于成本考虑而暂缓创新,也是行不通的。创新仍将是半导体产业成功的必要条件。但半导体公司已经不能不顾成本及功耗极限,对速度进行无止境的追求。

业界必须采取更灵巧的方式进行创新。创新不能恪守CMOS发展的既有路线,而必须通过结合现有和新兴的技术,创造出专为客户量身订制的智能解决方案。基于多重技术(“新摩尔定律”)有助于创新,并且不需要先进CMOS技术昂贵的开发成本。此外,我们可以将合作扩展到更广泛的产业生态系统中,包括各个机构、大学、政府以及标准化组织。

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