魏少军:切勿错失超摩尔定律机会窗口

2013-04-10 21:38:42来源: 中国电子报

    摩尔定律确实是变慢了。依照摩尔定律,全球半导体的工艺制程技术平均每2年进入一个新世代。但是从工艺微缩角度讲,所有业界人士有一个共识,即半导体迟早会遇到技术上无法克服的物理极限,无论是10nm、7nm,还是5nm,极限必然存在。传统的光学光刻技术还在向细微化延伸,目前利用193nm浸液式,加上两次图形曝光技术已经可以实现20nm工艺技术的量产。但业界一致认为下一代14nm可能是个坎儿,要么采用更复杂的三次图形曝光技术,但是那会大幅增加曝光次数和制造成本;或者采用具有革命性的14nmEUV光刻技术,但工艺制程尚未理顺。



  此外,即使技术上可行,产品还要受到成本等综合因素的限制,能否被工业界接受还是未知数。目前,硅片直径正由300mm向450mm过渡。从理性思维出发,硅片直径增大是迟早会被采用的,因为面积放大2.25倍,平均来说成本仅增加30%,还是十分诱人的。但是半导体业界拥抱450mm晶圆的热情并不强烈。首先,半导体设备厂的积极性就不高,它们害怕450mm设备高达200亿美元的研发成本可能无法收回;其次,半导体制造厂的积极性也不高,它们唯恐高达100亿美元的建厂费用无法收回。目前对于450mm有能力、有兴趣的芯片制造厂仅有三家——英特尔、三星和台积电。

  总之,缩小线路工艺尺寸和扩大硅片直径历来是推动半导体业进步的“两个车轮”。然而目前这两个轮子都遇到了阻碍。

  本来,先进技术水平前进速度减慢有利于落后者赶超,但是这一趋势对中国IC业的影响却存在极大的不确定性。近年来,中国IC业基本以满足国内市场为导向,形成的最大竞争优势主要为两点:贴近用户与快速抢市。中国电子业的特色是生产厂商多、市场改变快、产品窗口期短。中国IC企业在追求短期市场效益之下,基本形成了一套以客户为导向,集中产品开发资源于先锋产品之上,快速推出产品,快速攻占市场的战术。这一策略尽管存在短期效应之嫌,但也有其合理性。面对国际大厂的激烈竞争,中国IC业仍然能发挥主场优势,获取市场份额,保持增长。

  但是,随着摩尔定律的放缓,国际大厂开始通过其他创新方式来解决问题。以对工艺技术极其敏感的内存行业为例,相关企业开始通过内存的管理技术,包括用一些控制器和固件的方式更好地去管理;通过更加先进的封装技术,比如三维的封装、堆叠的封装以及超纤薄的封装技术来解决电子蚀刻技术演进脚步放缓带来的问题。也就是说,未来国际大厂将把半导体市场竞争拉高到系统层级。在系统层级上,竞争层次除了设计工艺之外,还多出了芯片封装和测试工艺、零件减量规划等。如果国内IC业的竞争策略还墨守在硅片层级,发展前景将不容乐观。

  在此情况下,中国IC业要想避免竞争中的不利因素,套用时下一句流行语叫“创新要逐步进入深水区”。

  这首先就要求中国半导体领域的创新需要由以“仿制”、“替换”进口产品为主的再创新,转向注重自主标准、核心技术的集成创新乃至原始创新。2012年中国集成电路产业规模已超过2200亿元,在全球半导体产业总量中所占比重已经超过了10%。但中国IC设计业的集群创新、整合力低,市场资源利用、组织能力较差;同时,也暴露出了产业自身供需价值链和生态链的构建和环境驾驭能力弱,市场竞争力缺乏核心支撑等问题。这些方面都是未来需要着力解决的。

  其次,要选好突破口。虽然“摩尔定律”有放缓之势,“超摩尔定律”却不断发酵,MEMS和传感器、智能功率、汽车芯片、嵌入式处理器等新兴半导体技术市场不断扩大,美日欧等国际大厂正在不断加大这一领域的技术研发与市场拓展力度。中国企业绝不应再错失这个机会窗口。

  最后,应当探索一个有效的中国半导体业发展模式。目前业界有人提出了虚拟IDM、整机带动等发展模式,无论是通过抱团取暖,还是依靠终端市场的实力整体推进,均有其合理性,值得未来进一步探索。

  专家观点

  中国半导体行业协会副理事长魏少军

  先进制造高额投资考验中国IC业

  当前,建一个代工厂,28nm技术大概需要80亿美元~100亿美元,16nm需要120亿美元~150亿美元,这个投资成本太大;生产成本也会很大,32nm需要1500个工序,22nm需要2000个工序。成本下不来,功耗问题不得不考虑全新的架构,移动通信以后一定会用FINFET技术。

  随着技术的发展和投资的增加,代工厂的数量一直在下降,到22nm时,已经不到10家,到14nm时,只有3家代工厂——英特尔、三星、台积电。如果没有其他代工厂加入16nm/14nm,国内的制造企业会遇到很大麻烦。代工厂技术的进步,支持其的设计公司的数量在减少,未来只有少数的芯片制造商能够支持得起这样的研发。

  这种情况,对于高通的挑战是,到22nm时,高通要保持领先地位,必须得找到一个很好的制造伙伴。之前高通与台积电合作,但是目前台积电还没有FINFET工艺技术,要具备该技术至少需要3年的时间。如果没有更先进的技术,高通只能停留在28nm和32nm,这样很容易被追上。

  如果高通与英特尔联手,高通就可以利用世界上最先进的制造工艺开发出更高性能、更低功耗的SoC方案。这种方案具备太多的优势,其他同行无法战胜。这样,英特尔就进入了移动互联市场。那么,其他芯片制造商、芯片设计企业都将会输掉。

  赛迪顾问副总裁李珂

  中国半导体创新步入“深水区”

  随着行业的快速发展,中国半导体领域的创新正逐步进入“深水区”。这就要求创新不能再“摸着石头过河”,而需要做好顶层设计与长远规划。近几年来,国内半导体产业在家电、手机、智能卡等诸多领域取得了一大批创新成果。但是,在CPU、存储器、微控制器数字信号处理器等高端通用芯片领域,仍未有大的突破。造成这一局面的原因,固然有这些领域进入门槛高、竞争压力大的因素,但也与行业层面的创新机制仍沿用“摸着石头过河”、一年一度找热点而缺乏长远规划和长期布局的做法相关。因此,促进中国半导体产业的创新,要有攻坚的勇气和决心,要有长远的目标和规划。只有这样,才能从根本上推动产业持续、快速、健康地发展。

  ARM公司全球业务拓展执行副总裁Antonio Viana

  四大潜力市场值得关注

  2013年ARM公司认为有四大市场极具潜力。首先是处理器市场。2007年在所有能够接入互联网的设备当中,大概有2/3基于x86的架构,另外的1/3是ARM和Linux等。到2012年互联网连接设备的出货量已经达到了16亿台,X86只占到了25%,而其他3/4是由ARM和其他的一些架构来分享。到2017年,我们预计整体的出货量可以达到40亿台。

  其次是服务器领域。大规模数据中心是一个趋势,在处理能力提高的同时,也对整个中心的功耗提出了要求。

  再次是网络连接领域也可以看到非常巨大的机遇。我们预计到2017年移动计算机和智能手机的数量将是现在的2倍,到2020年已安装的互联网设备将达到500亿台,2012年~2017年,移动网络数据流量将增长18倍。

  最后一个领域是图形处理。对于系统级SoC设计需要考虑CPU和GPU共同的设计开发。

 

关键字:摩尔定律  魏少军

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/0410/article_20916.html
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