- 研發仍舊是關鍵
- 2010年將是極具挑戰性的一年,機遇與挑戰并存
- 22nm技術節點及以下的的CMOS技術仍舊面臨巨大的研發挑戰
- 2D scaling與3D集成的聯合,使我們與摩爾定律保持同步
半導體業在摩爾定律推動下進步,如今又呈現一個More than Moore,超越摩爾定律(或稱后摩爾定律),究竟兩者有何不同以及如何來理解,發表一些淺見供業界參考。
首先是眾所周知的摩爾定律,即每18個月芯片上的晶體管數量增加一倍,有個前提在同樣的功耗下,否則就失去意義。由此實際上表示工業發展的思路,主要依靠縮小尺寸來增加晶體管的密度是首選。之前幾十年來,并未遇到阻礙,半導體業就是如此成長。然而,到2000年之后,工業才明確提出,芯片內的尺寸不是越小越好,如英特爾的奔騰處理器,當主頻繼續升高時,發現漏電流急速上升,表明此條路已無法走下去,奔騰4時代的終止。英特爾首先改變策略,提出要降低功耗及擴大處理器的功能,而幾乎放棄單純追求主頻的提高,導致迅馳雙線程及現在的多核處理器誕生,07年高k金屬柵材料的創新達到了新的高度。由此在半導體業界誕生了More than Moore,超越摩爾定律的摡念,即芯片發展要追求功耗下降及綜合功能的提高,實際上轉向更加務實的滿足市場的需求。業界有人把More than Moore,稱之為后摩爾定律是正確的,反映兩者之間,有不同但又有聯系。
到今天來看,摩爾定律的壽終正寢,可能在16納米時,即2016-2018年左右,可以理解為即便到那時尺寸還能縮小下去(技術上可行),但是由于經濟上成本太高,自然就很少被人采用。不過半導體業在任何時候,降低功耗,減少成本及提高功能總是正確的。因此后摩爾定律可能在這個時代更為適用,因為對于客戶來講,并不會去關心芯片里面究竟是多少納米尺寸。
正值2009年年末,我們不難發現全球半導體產業的銷售額正在不斷上升,庫存也在不斷下降,產量已經恢復到2008年金融風暴之前的水平。但是,沒有人能夠確定此次的復蘇是否只是暫時性,因此,多數半導體廠商對未來表示樂觀的同時,仍舊采取謹慎小心的態度,在保持fab接近滿產的情況下,不再擴大產能。
回顧過去,金融危機并沒有推遲半導體的發展路線,但是卻改變了產業的格局,有的整合,有的破產,無論大、小公司不得不降低成本,節省開支,投資額則相對減少。比較明顯的是體現在設備供應公司,2009年上半年訂單銳減,導致一些設備公司出現零訂單的局面,對整個設備業造成巨大打擊。
研發仍舊是關鍵
反觀過去幾次金融風暴(如2002年),持續研發對于各家公司來說,是快速從危急中復蘇的關鍵手段。然而,此次的危機使得一些公司降低了研發的支出。
IMEC目前正在做一項預競爭研究,即與半導體制造商、設備及材料商一起合作,就研發的外購部分、成本及風險進行調研,此項研究對于一些創新公司極具吸引力,提供了一個高效低成本產品競爭方案。
目前整個半導體產業正在探索兩條道路:一種是繼續縮小尺寸traditional scaling,還是More Moore,后摩爾定律,注重功耗降低及性價比的提高。尤其是新材料的開發會使產業更加創新發展,朝著更小尺寸、更高密度發展,而后摩爾定律More than Moore更是推動了CMOS的技術發展。
后摩爾定律仍有很長一段路要走
22nm技術節點及以下的的CMOS技術仍舊面臨巨大的研發挑戰,但是我們正在尋求更快更好的解決方案。高密度固態存儲設備的需求不斷增加,必將需要集成密度成指數級增加。
2D scaling是增加集成密度的首要方法。但是考慮到技術挑戰,單靠2D scaling無法推動技術發展。幸運的是,3D集成技術已逐漸成熟,2D scaling與3D集成的聯合,使我們與摩爾定律保持同步。
樂觀與謹慎
究竟2010年產業將如何發展?目前的復蘇是長久性的,還是暫時性的?多重跡象表明,產業正處于復蘇階段,但是仍舊非常脆弱,可能與全球經濟的大環境緊密相關。
盡管2010年將是極具挑戰性的一年,但是相信對于創新公司來說,機遇與挑戰并存。研發的持續投入以及新興市場的開發對于未來必定會有所幫助。