IC發(fā)明60周年,下一波半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是?

時(shí)間:2018-09-07

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):今年是集成電路(IC)發(fā)明60周年,過(guò)去60年來(lái),裝載著IC的電腦、筆電、手機(jī)與網(wǎng)路,讓資訊運(yùn)算能力大幅提升,也大大改變了人類(lèi)的生活模式。人類(lèi)生活模式的改變,特別是溝通與接收訊息方式,又進(jìn)一步迫使IC運(yùn)算能力必須相對(duì)提升。

【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】 今年是集成電路(IC)發(fā)明60周年,過(guò)去60年來(lái),裝載著IC的電腦、筆電、手機(jī)與網(wǎng)路,讓資訊運(yùn)算能力大幅提升,也大大改變了人類(lèi)的生活模式。人類(lèi)生活模式的改變,特別是溝通與接收訊息方式,又進(jìn)一步迫使IC運(yùn)算能力必須相對(duì)提升。

集成電路的發(fā)展速度飛快,20多年前,一顆IC的尺寸是1微米,幾乎是現(xiàn)今的100倍,儲(chǔ)存容量相差達(dá)萬(wàn)倍以上。過(guò)去,一臺(tái)電腦幾乎要一個(gè)房間才能容納得下,如今,一支小小手機(jī)上的芯片功能就已超越過(guò)去電腦的運(yùn)算能力。

雖然每隔1~1.5年,半導(dǎo)體芯片功能可強(qiáng)大兩倍的摩爾定律,在未來(lái)十年內(nèi)仍然有效,不過(guò),也有很多人擔(dān)心盡頭即將到來(lái)。當(dāng)傳統(tǒng)硅芯片透過(guò)曝光、顯影等制程技術(shù)而來(lái)到極限時(shí),下一步,人類(lèi)該如何讓半導(dǎo)體芯片功能繼續(xù)強(qiáng)大呢?

透過(guò)異構(gòu)整合技術(shù)的非傳統(tǒng)芯片,成了市場(chǎng)開(kāi)始思考的解決出路。異構(gòu)整合,指的是將不同芯片透過(guò)封裝或其他技術(shù)放在一起,使芯片功能更強(qiáng)大。不只符合半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)縮小體積的追求,將不同功能的IC透過(guò)封裝與半導(dǎo)體制程,整合到另外一片硅晶圓或其他半導(dǎo)體材料上,可提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的效率,還能突破硅物理限制,將硅材料應(yīng)用到不同領(lǐng)域。

例如,過(guò)去存儲(chǔ)器與中央處理器的芯片是分開(kāi)的,如今,兩者整合已成為趨勢(shì)。不僅如此,包括把傳感器與非硅材如LED或通訊芯片等結(jié)合在一起,也是現(xiàn)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的熱門(mén)方向。

一般說(shuō)來(lái),異質(zhì)整合具備兩大優(yōu)勢(shì):第一,在進(jìn)行IC設(shè)計(jì)時(shí),不需要把所有功能設(shè)計(jì)在同一個(gè)芯片上,可以提高設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的效率;第二,突破硅的物理限制,更能將硅應(yīng)用到各種不同領(lǐng)域。

很明顯的,異構(gòu)整合將是下一波半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),中國(guó)也強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入這一領(lǐng)域。

特別是中國(guó)對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的渴求程度,從下圖中也可窺到一斑。在過(guò)去的十幾年中(圖中從2004年開(kāi)始計(jì)算),全球的IC及元器件制造、封測(cè)等工廠在所使用的設(shè)備方面的投入逐年穩(wěn)步上升,在最近的2017年,全球相關(guān)廠商共投入了560億美元,用于購(gòu)買(mǎi)各種設(shè)備,這比2016年的400億美元提升了38%,這個(gè)上升幅度是很大的。

過(guò)去中興事件“一石激起千層浪”,引起全國(guó)人民關(guān)心我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè),關(guān)心起“芯片”來(lái),上至領(lǐng)導(dǎo),下至普通老百姓。大家都在問(wèn):為什么我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)老是落后?其他行業(yè)都上去了,為什么集成電路還要國(guó)家用大量外匯進(jìn)口?

首先我們先一覽中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展艱難歷程:

1、中國(guó)集成電路早期研發(fā)狀況(中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所、13所等)

2、工業(yè)生產(chǎn)初步形成(878廠和上無(wú)19廠)

3、探索突破量產(chǎn)途徑(愛(ài)卡、興華和華科)

4、走上技術(shù)引進(jìn)道路(742廠─華晶、華越)

5、轉(zhuǎn)入中外合資階段(貝嶺、飛利浦─先進(jìn)、首鋼日電)

6、908工程和909工程(華晶和華虹)

7、從IDM轉(zhuǎn)向代工(Foundry)(先進(jìn)、華晶上華)

8、具有特色的典型企業(yè)(燕東、士蘭、方正微電子)

9、國(guó)際化建設(shè)代工大廠(中芯國(guó)際和宏力)

10、臺(tái)灣公司來(lái)大陸建廠(和艦、中緯、臺(tái)積電松江、聯(lián)芯、晶合、晉華、臺(tái)積電南京)

11、外資獨(dú)資來(lái)華建廠(海力士、英特爾和三星)

12、國(guó)家大基金注入國(guó)家團(tuán)隊(duì)大企業(yè)(中芯國(guó)際、華虹─宏力─華力、長(zhǎng)江存儲(chǔ))

任誰(shuí)都能看出,中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)終將成為一樁大生意。外資巨頭開(kāi)始入華建廠,大批國(guó)外從業(yè)人員也開(kāi)始?xì)w國(guó)創(chuàng)業(yè)。得益于臺(tái)積電開(kāi)創(chuàng)的設(shè)計(jì)-制造分離的產(chǎn)業(yè)模式,大量的設(shè)計(jì)公司在國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)。同期,曾在德州儀器工作20年,擁有建晶圓工廠十余家經(jīng)驗(yàn)的張汝京,從臺(tái)灣來(lái)到大陸,創(chuàng)立了中芯國(guó)際,興建晶圓工廠。

時(shí)至今日,雖然在眾多關(guān)鍵領(lǐng)域仍然有巨大差距,但中國(guó)芯片行業(yè)已經(jīng)能夠在全球占據(jù)一席之地。以專(zhuān)利數(shù)量計(jì)量來(lái)看,美國(guó)占據(jù)了集成電路領(lǐng)域的23.56%,排名第一,日本占據(jù)了22.31%,排名第二,中國(guó)大陸占據(jù)22.25%,已經(jīng)排至第三位。

在未來(lái)的日子里,我們?nèi)匀粚⒚媾R來(lái)自國(guó)外的技術(shù)封鎖和產(chǎn)業(yè)打壓。但是,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)的實(shí)力也早已今非昔比。

國(guó)際集成電路市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ICinsights的一份報(bào)告,總結(jié)了中國(guó)集成電路發(fā)展史上的幾次沖擊,在表格的的最后一列,表頭寫(xiě)著“Successful?”(成功了嗎?)嘛,下面的一列全寫(xiě)著NO。在最后一行,最近的一次沖擊上,ICinsights留下了四個(gè)問(wèn)號(hào)。

幾十年努力,多少前輩心血。相信有一天,我們抓住這一關(guān)鍵技術(shù),會(huì)把別人的問(wèn)號(hào)掰直。

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