- 研發(fā)仍舊是關(guān)鍵
- 2010年將是極具挑戰(zhàn)性的一年，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存
- 22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)及以下的的CMOS技術(shù)仍舊面臨巨大的研發(fā)挑戰(zhàn)
- 2D scaling與3D集成的聯(lián)合，使我們與摩爾定律保持同步
半導(dǎo)體業(yè)在摩爾定律推動(dòng)下進(jìn)步，如今又呈現(xiàn)一個(gè)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(lái)理解，發(fā)表一些淺見(jiàn)供業(yè)界參考。
首先是眾所周知的摩爾定律，即每18個(gè)月芯片上的晶體管數(shù)量增加一倍，有個(gè)前提在同樣的功耗下，否則就失去意義。由此實(shí)際上表示工業(yè)發(fā)展的思路，主要依靠縮小尺寸來(lái)增加晶體管的密度是首選。之前幾十年來(lái)，并未遇到阻礙，半導(dǎo)體業(yè)就是如此成長(zhǎng)。然而，到2000年之后，工業(yè)才明確提出，芯片內(nèi)的尺寸不是越小越好，如英特爾的奔騰處理器，當(dāng)主頻繼續(xù)升高時(shí)，發(fā)現(xiàn)漏電流急速上升，表明此條路已無(wú)法走下去，奔騰4時(shí)代的終止。英特爾首先改變策略，提出要降低功耗及擴(kuò)大處理器的功能，而幾乎放棄單純追求主頻的提高，導(dǎo)致迅馳雙線程及現(xiàn)在的多核處理器誕生，07年高k金屬柵材料的創(chuàng)新達(dá)到了新的高度。由此在半導(dǎo)體業(yè)界誕生了More than Moore，超越摩爾定律的摡念，即芯片發(fā)展要追求功耗下降及綜合功能的提高，實(shí)際上轉(zhuǎn)向更加務(wù)實(shí)的滿足市場(chǎng)的需求。業(yè)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(lián)系。
到今天來(lái)看，摩爾定律的壽終正寢，可能在16納米時(shí)，即2016-2018年左右，可以理解為即便到那時(shí)尺寸還能縮小下去(技術(shù)上可行)，但是由于經(jīng)濟(jì)上成本太高，自然就很少被人采用。不過(guò)半導(dǎo)體業(yè)在任何時(shí)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(gè)時(shí)代更為適用，因?yàn)閷?duì)于客戶來(lái)講，并不會(huì)去關(guān)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(fā)現(xiàn)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的銷售額正在不斷上升，庫(kù)存也在不斷下降，產(chǎn)量已經(jīng)恢復(fù)到2008年金融風(fēng)暴之前的水平。但是，沒(méi)有人能夠確定此次的復(fù)蘇是否只是暫時(shí)性，因此，多數(shù)半導(dǎo)體廠商對(duì)未來(lái)表示樂(lè)觀的同時(shí)，仍舊采取謹(jǐn)慎小心的態(tài)度，在保持fab接近滿產(chǎn)的情況下，不再擴(kuò)大產(chǎn)能。
回顧過(guò)去，金融危機(jī)并沒(méi)有推遲半導(dǎo)體的發(fā)展路線，但是卻改變了產(chǎn)業(yè)的格局，有的整合，有的破產(chǎn)，無(wú)論大、小公司不得不降低成本，節(jié)省開(kāi)支，投資額則相對(duì)減少。比較明顯的是體現(xiàn)在設(shè)備供應(yīng)公司，2009年上半年訂單銳減，導(dǎo)致一些設(shè)備公司出現(xiàn)零訂單的局面，對(duì)整個(gè)設(shè)備業(yè)造成巨大打擊。
研發(fā)仍舊是關(guān)鍵
反觀過(guò)去幾次金融風(fēng)暴(如2002年)，持續(xù)研發(fā)對(duì)于各家公司來(lái)說(shuō)，是快速?gòu)奈＜敝袕?fù)蘇的關(guān)鍵手段。然而，此次的危機(jī)使得一些公司降低了研發(fā)的支出。
IMEC目前正在做一項(xiàng)預(yù)競(jìng)爭(zhēng)研究，即與半導(dǎo)體制造商、設(shè)備及材料商一起合作，就研發(fā)的外購(gòu)部分、成本及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行調(diào)研，此項(xiàng)研究對(duì)于一些創(chuàng)新公司極具吸引力，提供了一個(gè)高效低成本產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)方案。
目前整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在探索兩條道路：一種是繼續(xù)縮小尺寸traditional scaling,還是More Moore，后摩爾定律,注重功耗降低及性價(jià)比的提高。尤其是新材料的開(kāi)發(fā)會(huì)使產(chǎn)業(yè)更加創(chuàng)新發(fā)展，朝著更小尺寸、更高密度發(fā)展，而后摩爾定律More than Moore更是推動(dòng)了CMOS的技術(shù)發(fā)展。
后摩爾定律仍有很長(zhǎng)一段路要走
22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)及以下的的CMOS技術(shù)仍舊面臨巨大的研發(fā)挑戰(zhàn)，但是我們正在尋求更快更好的解決方案。高密度固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備的需求不斷增加，必將需要集成密度成指數(shù)級(jí)增加。
2D scaling是增加集成密度的首要方法。但是考慮到技術(shù)挑戰(zhàn)，單靠2D scaling無(wú)法推動(dòng)技術(shù)發(fā)展。幸運(yùn)的是，3D集成技術(shù)已逐漸成熟，2D scaling與3D集成的聯(lián)合，使我們與摩爾定律保持同步。
樂(lè)觀與謹(jǐn)慎
究竟2010年產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展?目前的復(fù)蘇是長(zhǎng)久性的，還是暫時(shí)性的?多重跡象表明，產(chǎn)業(yè)正處于復(fù)蘇階段，但是仍舊非常脆弱,可能與全球經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境緊密相關(guān)。
盡管2010年將是極具挑戰(zhàn)性的一年，但是相信對(duì)于創(chuàng)新公司來(lái)說(shuō)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。研發(fā)的持續(xù)投入以及新興市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)對(duì)于未來(lái)必定會(huì)有所幫助。
