製程工藝逼近極限 晶片將在中國超越摩爾定律

28nm、14nm、7nm、5nm、3nm……晶片巨頭們都在追求更小的製程,晶片真的越小越好嗎?製程工藝達到極限後還能怎麼提升?

的確,更小工藝製程可以大幅提高電晶體的密度,會帶來性能的大幅提升,同時帶來更低的功耗。

但目前的3nm已基本接近工藝極限。在製程達到7nm以下之後,短溝道效應和量子遂穿效應會越來越明顯,這將對工藝帶來極大的挑戰。

在6月9至11日的2021世界半導體大會暨南京國際半導體博覽會上,中國科學院院士毛軍發表示,晶片現在有兩條路線,一個是延續摩爾定律,一個是繞道而行。

延續摩爾定律方面,當前,半導體大廠正通過工藝、結構、材料的精進做成新型器件,使得技術能夠沿著摩爾定律繼續往前走,但在這條路上,產業要克服的技術和成本難題有很多。

而所謂繞道而行,就是推動集成電路從單一同質、二維平面,發展到異質集成、三維立體,可以突破單一工藝集成電路的功能、性能極限,算是一種新的技術路徑。

這一路徑挑戰也不會少,毛軍發提出三個挑戰,多物理調控,包括電磁、溫度、應力;多性能協同,包括信號、電源完整性,熱、力;多材質融合,包括矽、化合物半導體、金屬等。這些方向的改變,似乎帶來了更多的技術問題。

還有第三條路:超越摩爾定律。賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂表示,手機和消費電子時代,信息產業一路遵循摩爾定律,形成了一種慣性:簡單粗暴地靠速度、集成度、更高的工藝來解決問題。

而物聯網正在崛起,相比消費網際網路,這個市場所需的晶片用量遠遠大於消費電子,但是對晶片性價比的要求是更高的,主要是對晶片的製程和工藝要求比手機低很多,國際大廠在製程上追趕5nm、3nm,將摩爾定律逼至極限,但這些物聯網的晶片甚至只需要28nm、45nm工藝水平,只是對晶片適配業務、適應場景的能力要求更高。

李珂認為,所謂超越摩爾,比拼的不再是技術上的先進,而是應變能力,比如在同樣的線寬、同樣工藝上實現價值最大化以及能否在不提升工藝的情況下提升性能。

而更重要的一點是,這條路徑需要更龐大的市場和應用,比如大規模城鎮化帶來基礎設施的增長,這在很多歐洲國家是無法做到的,但對中國來說恰恰是一個機遇。

李珂表示,機會就在中國,中國市場是一個超越摩爾定律的絕佳土壤,疫情的爆發和晶片的缺貨,讓全球意識到,中國有著大規模的人臉識別、語音識別的應用,甚至二維碼的應用,背後都需要晶片,但並不需要太高的工藝技術。

製程工藝逼近極限 晶片將在中國超越摩爾定律

來源:快科技