跟上摩爾定律的步伐 中國半導(dǎo)體仍需努力

在半導(dǎo)體業(yè)界,人人都知道摩爾定律,但是,摩爾定律與中國半導(dǎo)體發(fā)展之間有什么聯(lián)系?這樣的問題,恐怕一時(shí)難以回答。

如何看待摩爾定律,站在不同立場可能有不同的解釋,F(xiàn)階段定律即將止步的討論,可能會更加引發(fā)業(yè)界的深刻興趣。

摩爾定律的光環(huán)

定律尤如一盞明燈,讓企業(yè)義無反顧的去信奉它,追隨它。因?yàn)槎稍杏粋(gè)十分強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)規(guī)律。在每兩年內(nèi)如果您的企業(yè)跟不上定律的步伐,不能前進(jìn)至下一個(gè)工藝制程節(jié)點(diǎn),就可能被淘汰出局。所以眾多企業(yè)為了生存,爭取前位,而不惜投資跟蹤。

因此定律實(shí)際上是一種自我激勵(lì)的機(jī)制。在較長一段時(shí)間內(nèi),眾多 fabless 都愿意迅速采用下一代先進(jìn)的工藝制程,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,這就是定律的魔法所在。比較典型的如在蘋果手機(jī)中,己從 A4 進(jìn)步到 A10 處理器,一顆 16 納米制程采用 FanOut 封裝的芯片,在臺積電加工。

顯然,市場經(jīng)濟(jì)是理性的,在工藝制程進(jìn)入到 28 納米之后,由于工藝研發(fā)與設(shè)計(jì)費(fèi)用的高聳,逼迫許多頂級的 IDM 廠要作出決斷,包括如 NXP,F(xiàn)reescale,STMicron 等公開聲言,它們執(zhí)行輕晶園廠策略 (fab-lite),意即不再跟蹤定律,而開始擁護(hù)代工,導(dǎo)致全球代工如日中天的火紅增長。

摩爾定律是什么?有人理解它是”大者恒大”,這樣的觀點(diǎn)具有普遍性。因?yàn)榻?50 年來的實(shí)踐,產(chǎn)業(yè)內(nèi)的分化日趨激烈,然而”大者恒大”,是不變的規(guī)律。如典型的存儲器業(yè)中,從幾十家到現(xiàn)在只剩下 DRAM 的三家及 NAND 的四個(gè)組合,未來中國欲加入,業(yè)界正密切關(guān)注最后的結(jié)局。又如半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)中,之前全球也是幾十個(gè)廠家經(jīng)過殘酷的競爭,如今每個(gè)設(shè)備類別中幾乎只剩下約二家。

中國半導(dǎo)體業(yè)跟不上摩爾定律的節(jié)奏

眾所周知,中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展與全球先進(jìn)地區(qū)之間存在很大差距,是不同步的,據(jù)估計(jì)在芯片制造業(yè)中至少落后兩個(gè)先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)制程。

近期見到臺積電公布它的 10 納米及 7 納米先進(jìn)制程進(jìn)度,如 10 納米于 2016 年上半年試產(chǎn),開始量產(chǎn)時(shí)間為 2016 年第四季,地點(diǎn)為中科 12 英寸晶園廠 Fab15 的第 5 至第 7 期,主要客戶及產(chǎn)品為蘋果 A11 應(yīng)用處理器,高通 ARM 架構(gòu)的 HPC 處理器,聯(lián)發(fā)科 HelioX30 手機(jī)處理器及海思 Kirin 手機(jī)處理器與網(wǎng)絡(luò)處理器。而它的 7 納米,試產(chǎn)時(shí)間 2017 年上半年,量產(chǎn)時(shí)間為 2018 年第 1 季。地點(diǎn)與 10 納米相同,主要客戶為 Xilinx的FPGA 及 Nvidia 的新一代 Volta 繪圖芯片 (GPU)。

分析其中的原因是復(fù)雜及多方面的,肯定有西方主導(dǎo)的瓦圣納條約的技術(shù)封鎖問題,也有產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于不同的階段。如中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展尚處在需要國家資金來推動(dòng)的初級階段,而不是完全市場化。因此當(dāng)對手們在你追我趕的發(fā)展階段,而中國半導(dǎo)體業(yè)尚需要國家資金的哺育。所以正如有些專家所言,中國的芯片制造企業(yè)是死不了,也不太可能趕上快的節(jié)奏。

定律轉(zhuǎn)型中國尚有機(jī)會

未來摩爾定律實(shí)際上向三個(gè)方面發(fā)展,第一,繼續(xù)走尺寸縮小道路,可以預(yù)計(jì)大約還有 2-3 個(gè)節(jié)點(diǎn),至 5 納米左右,定律接近物理極限。目前推動(dòng)尺寸縮小主要是高性能計(jì)算市場的需求。第二,是異質(zhì)集成,如人工智能與物聯(lián)網(wǎng)等需求,它的目的是把不同工藝的產(chǎn)品,包括 RF,MEMS,Sensor,image 等,采用 SiP,2.5D,3D 封裝工藝集成一體。因此主要是采用成熟制程工藝。由于定律剛開始轉(zhuǎn)型,如英特爾,臺積電,包括中芯國際等己經(jīng)開始跨入后道封裝工藝,似乎表明中國尚存機(jī)會。而第三方面主要尋求新的材料及晶體管架構(gòu),目前尚偏重于基礎(chǔ)研究階段。

讓摩爾定律光環(huán)照亮中國半導(dǎo)體業(yè)

盡管集成電路尺寸縮小的道路己難深入下去,眾多芯片制造廠商面臨轉(zhuǎn)型,實(shí)際上其中有一條道路要跨界進(jìn)入封裝業(yè)?梢韵嘈徘胺降穆芬彩植灰,成本下降是個(gè)永恒課題?此拼舜沃袊雽(dǎo)體制造業(yè)幾乎能站在同一起跑線上,然而由于眾多原因的束縛,也未必一定能有勝算。

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