摩尔定律极限下,半导体重新洗牌
英特尔创始人戈登·摩尔提出了摩尔定律这一概念,引导了半导体市场发展几十年。按照摩尔定律的阐述,集成电路可容纳的晶体管每隔2年就会翻倍,而且价格是原来的一半。
随着芯片制程发展到3nm,未来的路会越来越难走。所以业内认为摩尔定律已经快要面临极限,也许还能发展到2nm,1nm的水平,那么之后呢?
如果摩尔定律无法引导芯片制程持续突破,是不是人类的芯片发展就此止步呢?显然是不可能的,因为在摩尔定律下,全球半导体市场正在重新洗牌,一些新的工艺芯片和技术方向被不断探索,并取得了一定的探索成果。
首先是新的工艺芯片,代表产业有光子芯片。
硅是第一代半导体材料,制成的硅基集成电路也被称作为电子芯片。而砷化镓、磷化铟等第二代半导体材料制成的芯片就是光子芯片,这类芯片具有高速,高频和大功率等特性,被广泛应用于通信,大数据等领域。
光子芯片的计算速度是电子芯片的1000倍,对高端EUV光刻机没有依赖,几百纳米制程的工艺就能支持光子芯片生产。
国内首条的光子芯片生产线已经在筹备中,大概明年即可建成。一旦光子芯片产业大规模发展,对全球半导体来说都是不小的洗牌。因为在摩尔定律走到尽头的公司,可以换一条路继续前行。
其次是新的技术方向,代表技术有先进封装。
前中芯国际副董事长蒋尚义说过,先进封装是后摩尔时代布局的技术。
这说明先进封装技术会成为摩尔定律极限下的探索方向之一,实际来看,台积电等芯片制造巨头的确在大力布局先进封装技术。并且瞄准2.5D和3D封装技术成立了全新半导体联盟。
10月底,台积电联合ARM、三星、SK海力士、美光等巨头成立3D Fabric 联盟,这是针对先进封装技术发展的开放创新平台,主要目的是推动3D半导体的发展。
在台积电成立3D Fabric 联盟之前,业内对先进封装的探索是有限的,最多只是专注某个方向取得突破进展,想要让整个行业参与其中,就需要制定完善的标准,流程和IP知识产权,所以3D Fabric 联盟诞生了。
相信在3D Fabric 联盟的推动下,先进封装能延续摩尔定律的极限,让人类在芯片的发展道路上走得更远。
国产半导体如何把握洗牌风口
全球半导体市场正在重新洗牌,新工艺,新技术相继被引起关注,而且都是有实质性进展的。
那么国产半导体如何把握洗牌风口呢?其实国内也在聚焦这些方向发展,光子芯片正在国内筹备建设生产线,先进封装也是中芯国际提出的,说明会将先进封装当成部署的要点。
可以预见,未来的半导体市场会有很多创新突破,在传统的电子芯片产业链中,从架构开始,打造可控性较高的产业链。
比如龙芯中科自研了LoongArch架构,在这一架构之上,龙芯中科与行业伙伴一同努力,完成了国内主流软硬件平台的适配,其中还包括开源鸿蒙系统。
另外RISC-V架构也被阿里巴巴,华为等国产厂商大力布局,这是开源,免费的架构平台,被中国院士倪光南十分看好,呼吁国产厂商可以适当布局。正如倪光南所呼吁的一样,国内在RISC-V架构的基础上取得越来越多的开发成果。
有了架构的支持,开发芯片便能确保可控性,从设计的角度进一步提升自给率。
国内有不少厂商开展了自研芯片业务,尤其是手机行业,一线品牌相继推出自研芯片,从NPU到ISP,先从小芯片赛道开始,未来再发展到更全面的芯片领域。
在解决架构问题的基础上,有条件设计出更多,更全面的芯片产品。除了保障芯片设计,产能也是一大重点。国内有许多市场行业并没有达到需求饱和,智能汽车,大数据以及物联网仍在发展初期。如果能带来更多的成熟芯片产能,同样能受益。
写在最后
全球半导体市场因为摩尔定律极限的到来,制程技术发展逐渐变得缓慢。3nm过渡到2nm需要两三年的时间,2nm发展到1nm,又需要大量时间的沉淀。而新工艺,新技术的探索正在进行,相信将来会为全球半导体市场带来不一样的格局。
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