新摩爾定律時(shí)代電子技術(shù)的創(chuàng)新蹊徑

      多年來(lái)摩爾定律(Moore’sLaw)推動(dòng)了產(chǎn)能提升，也帶動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)驚人的發(fā)展。這驅(qū)動(dòng)力創(chuàng)造了超快速數(shù)字處理器、寬帶的提升及容量龐大的存儲(chǔ)器，使得個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)以及需要大量資料流量與儲(chǔ)存空間的應(yīng)用裝置，生產(chǎn)力獲得大幅提升。

      然而，IC產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)的進(jìn)步正給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)革命性轉(zhuǎn)變。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨著雙重挑戰(zhàn)：一方面，利用先進(jìn)CMOS技術(shù)開(kāi)發(fā)SoC的成本飛漲；另一方面，體積的繼續(xù)縮小將把摩爾定律推向末路。由此在半導(dǎo)體業(yè)界誕生了MorethanMoore，超越摩爾定律(或稱(chēng)新摩爾定律)，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(mǎn)足市場(chǎng)的需求。在一些全新的平臺(tái)上，如蘋(píng)果電腦的iPhone、任天堂的Wii等等平臺(tái)中，其核心處理器和應(yīng)用處理器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上多核的CPU，但是其多樣化的、有趣的應(yīng)用，卻迷倒了全球成千萬(wàn)上億的用戶(hù)。

      同時(shí)，消費(fèi)者所要求的附加價(jià)值不再是更多產(chǎn)的消費(fèi)電子設(shè)備，而轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚滦椭悄墚a(chǎn)品；全球老齡化趨勢(shì)帶來(lái)了對(duì)醫(yī)療設(shè)備和食品安全的需求；環(huán)保意識(shí)的提升需要智能“綠色”解決方案；交通領(lǐng)域，IC創(chuàng)新可確保安全、克服交通擁堵，還可為在路上的人們提供實(shí)時(shí)信息、娛樂(lè)和服務(wù)……這些應(yīng)用，以及許多其他應(yīng)用，通常都是通過(guò)整合現(xiàn)有CMOS技術(shù)和“新摩爾定律”的技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的——“新摩爾定律”的技術(shù)包括模擬混合信號(hào)、高壓和超低功耗等。向多技術(shù)設(shè)備的轉(zhuǎn)變還將影響設(shè)計(jì)和架構(gòu)方法、建模和特性及系統(tǒng)架構(gòu)。最終，現(xiàn)有的聯(lián)合研發(fā)模式將發(fā)生改變，新的生態(tài)系統(tǒng)將形成。

      因此數(shù)十年來(lái)主宰半導(dǎo)體制程技術(shù)的摩爾定律，將僅應(yīng)用于有限的高容量領(lǐng)域。不過(guò)如果達(dá)到體積或經(jīng)濟(jì)可行性的界限，就是摩爾定律消失的時(shí)候。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。因此新摩爾定律可能在這個(gè)時(shí)代更為適用，因?yàn)閷?duì)于客戶(hù)來(lái)講，并不會(huì)去關(guān)心芯片里面究竟是多少納米尺寸。

      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(xiàn)，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。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traditionalscaling，還是MoreMoore，后摩爾定律，注重功耗降低及性?xún)r(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，而新摩爾定律MorethanMoore更是推動(dòng)了CMOS的技術(shù)發(fā)展。

圖1半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展路線(xiàn)

新摩爾定律時(shí)代的機(jī)會(huì)和創(chuàng)新

      恩智浦半導(dǎo)體多重市場(chǎng)半導(dǎo)體事業(yè)部大中華區(qū)高級(jí)市場(chǎng)總監(jiān)梅潤(rùn)平表示：“創(chuàng)新永遠(yuǎn)是半導(dǎo)體公司成功的必備條件。但我們?cè)诜e極創(chuàng)新的同時(shí)，必須摒棄不顧成本與能力限制，一味追求極限速度的做法。只有如此，我們才能開(kāi)發(fā)出更具效益的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)為消費(fèi)者提供更優(yōu)質(zhì)生活體驗(yàn)的最終目標(biāo)。新摩爾定律體現(xiàn)了由僅僅關(guān)注CMOS向關(guān)注整合多重技術(shù)轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢(shì)。此發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移不但為半導(dǎo)體制造商提供了新發(fā)展方式，同時(shí)也促進(jìn)了一個(gè)廣受關(guān)注的創(chuàng)新商業(yè)模式的發(fā)展。”他還舉例解釋了新摩爾定律如何和摩爾定律結(jié)合，圖2所示一個(gè)智能系統(tǒng)中，處理器存儲(chǔ)設(shè)計(jì)屬摩爾定律的范疇，會(huì)繼續(xù)沿著更小更強(qiáng)的方向發(fā)展，但是在整個(gè)芯片的設(shè)計(jì)中，還要考慮集成無(wú)線(xiàn)電、電源、傳感器等模塊，這樣設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品就是高價(jià)值智能系統(tǒng)。

圖2摩爾定律與新摩爾定律相結(jié)合

     同時(shí)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)俞忠鈺認(rèn)為信息化和工業(yè)化融合給IC帶來(lái)了新的機(jī)遇，IC產(chǎn)品在工業(yè)化領(lǐng)域應(yīng)用日趨深入和廣泛，體現(xiàn)在

汽車(chē)電子、工業(yè)電子、醫(yī)療電子和物聯(lián)網(wǎng)的兩化融合，他認(rèn)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)沿著摩爾定律發(fā)展但是morethanmoore比重也在加大。

      可見(jiàn)電子市場(chǎng)中的許多應(yīng)用，如射頻器件、電源管理子系統(tǒng)、被動(dòng)元件、生物芯片、傳感器、執(zhí)行裝置和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在半導(dǎo)體產(chǎn)

品中正扮演著同樣重要的角色。將各種模擬功能集成到基于CMOS的特色技術(shù)中，使其成本得以?xún)?yōu)化、并為系統(tǒng)提供有增加價(jià)值的解決方案的各

種多樣化的技術(shù)，就是MorethanMoore。

      “我非常看好許多真正模擬世界的‘接口’技術(shù)，其中模擬/混合信號(hào)技術(shù)、高壓技術(shù)、光電子技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)/傳感器將充滿(mǎn)機(jī)會(huì)。

”X-FAB銷(xiāo)售與市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁ThomasHartung先生說(shuō)。“我們的任務(wù)和服務(wù)就是幫助系統(tǒng)和芯片設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)他們的創(chuàng)新和創(chuàng)意，為此我們可以

提供包括精確模型的、全面的工藝設(shè)計(jì)工具包，快速、方便和靈活的代工服務(wù)，產(chǎn)品壽命周期管理和供應(yīng)鏈管理等。”

綠色節(jié)能應(yīng)用

      今天，隨著能源短缺和全球變暖現(xiàn)象的加劇，各國(guó)政府都在大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，提出了各種環(huán)保指令。同時(shí)，環(huán)保意識(shí)也已成為消費(fèi)

者的共識(shí)，他們?cè)絹?lái)越關(guān)注小尺寸、多功能、節(jié)能省電等問(wèn)題。

      恩智浦的GreenChip系列產(chǎn)品即是成功范例，不但符合能源之星（EnergyStar）的規(guī)范，還減少了二分之一的電源供應(yīng)損耗。該產(chǎn)品結(jié)合

了優(yōu)化的架構(gòu)與設(shè)計(jì)，并搭配特殊的半導(dǎo)體技術(shù)，從全功率到待機(jī)模式，都一樣具備節(jié)能效果。摩爾定律應(yīng)用的特點(diǎn)，就是將眾多功能整合至

單一IC，不過(guò)在此并不適用。恩智浦采用了不同的IC技術(shù)，以達(dá)成優(yōu)化的整體性能：在主要控制器與功率因素校正上整合高壓裝置，與這些裝

置的接口采用高密度、高速、低電壓控制智能接口。最后在輸出控制器采用低至中壓技術(shù)，以在二級(jí)高壓電流的狀況下控制同步整流器。

      目前有綠色光源之稱(chēng)的LED照明是另一大被業(yè)界廣為關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)。預(yù)計(jì)在2010年之后，LED將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到室內(nèi)照明、路燈、

服裝裝飾等新應(yīng)用上。

      在照明領(lǐng)域耕耘多年的恩智浦公司也推出了創(chuàng)新的解決方案，這種全新概念LED燈泡融合了傳感技術(shù)、控制技術(shù)、無(wú)線(xiàn)技術(shù)和先進(jìn)接口等

，可以提供完全不同的照明體驗(yàn)，包括移動(dòng)應(yīng)用的LED閃光燈、液晶電視的LED背光調(diào)光技術(shù)，可大幅節(jié)省超過(guò)50%能源。

醫(yī)療應(yīng)用的超低功耗技術(shù)

      醫(yī)療電子是半導(dǎo)體發(fā)展最快速的領(lǐng)域之一。恩智浦的超低功率解決方案基于磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)及CoolFluxDSP，可支持最新的助聽(tīng)器產(chǎn)品

。其芯片支持最高可達(dá)298kbps的數(shù)據(jù)速率，并具備雙向通訊功能，支持立體聲音頻流和雙耳處理等新型應(yīng)用。集線(xiàn)器的使用可為MP3播放器或

移動(dòng)電話(huà)配備無(wú)線(xiàn)連接功能，輕松與助聽(tīng)器連接。此外，相較于射頻信號(hào)，短距離（50厘米以下）的磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)可節(jié)省更多能源；穿越

身體組織時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度的降幅也相當(dāng)有限。磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)與人體組織的互相作用也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的射頻訊號(hào)，因此可降低組織損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

      其他超低功耗醫(yī)療應(yīng)用，包括監(jiān)控生命功能的體內(nèi)傳感器、神經(jīng)刺激與疼痛管理應(yīng)用設(shè)備，以及心律管理設(shè)備。以上都是新摩爾定律技

術(shù)提升生活質(zhì)量，而不只是加快生活速度的成功典范。

MEMS

      MEMS市場(chǎng)因?yàn)樵S多行業(yè)引入固態(tài)的壓力傳感器、慣性傳感器、紅外傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和生物芯片等技術(shù)而得以興起，并因

為它們與其它電子系統(tǒng)協(xié)同產(chǎn)生新的應(yīng)用而發(fā)展。由于MEMS器件的制造技術(shù)與集成電路的相似，因此X-FAB能夠協(xié)同利用這兩種技術(shù)以及其在模

擬/混合信號(hào)代工工藝經(jīng)驗(yàn)方面的優(yōu)勢(shì)。這確保了X-FAB能夠提供與CMOS工藝一樣的高質(zhì)量組織、采購(gòu)和在MEMS技術(shù)領(lǐng)域大批量制造的經(jīng)驗(yàn)。

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。反觀過(guò)去幾次金融風(fēng)暴，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。

      不論是先進(jìn)的CMOS系統(tǒng)單芯片，或是未來(lái)對(duì)新摩爾定律技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)新都將持續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，因此目前所面對(duì)的挑戰(zhàn)，就是要因

應(yīng)已然改變的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)，采取自己的創(chuàng)新策略。