“尽管芯片的难度和成本一直在增加,但是趋缓的摩尔定律给追赶者带来了机会。”6月9日,2021世界半导体大会在江苏南京举行。中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明作出以上判断。
过往半个多世纪,半导体产业一直遵循着摩尔定律(集成电路上可容纳的晶体管数目大约每隔18个月会增加一倍)的轨迹高速发展,如今半导体制程节点正在向3纳米甚至更小的节点演进,单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代需求,半导体行业逐步进入了后摩尔时代。
几十年来,中国在集成电路领域一直处于追赶地位,进入后摩尔时代,芯片产业发展速度将趋缓,创新空间和追赶机会也将变大。
我国芯片制造发展迅猛
去年,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,为集成电路产业发展注入强大动能。2020年,中国集成电路市场快速复苏,销售额突破1633.97亿元,逆势增长8.26%。
值得关注的是,去年中国芯片制造业规模达到2560.1亿元,有史以来首次超过封装测试行业,成为芯片产业第二大门类,这是集成电路产业发展的标志性事件。这与“十三五”期间,我国在投入和产能规模上的提升有很大关联,正是芯片制造业的快速发展,有力支撑了整个芯片产业的发展。
江苏是集成电路产业大省,2020年集成电路产品产量同比增长22.3%,达836.5亿元,总产值超过2000亿元。
赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂分析,从动态数据来看,中国的集成电路产业在向健康可持续的方向发展。“十三五”期间,中国集成电路进口额年复合增长率8%,出口额年复合增长率11%,贸易逆差在不断缩小,侧面印证了国内企业、产业实力在不断增强。
后摩尔时代走向技术颠覆
吴汉明表示,回望去年集成电路的产品情况,可以看到,10纳米节点以下的先进产能只占17%,而83%是相对成熟的技术节点,这部分的创新空间份额应该高度重视。也就是说,前沿技术要高度重视,成熟工艺上的发展空间也很大。
吴汉明举例,国内有一家新兴公司用40纳米的工艺通过异构集成技术达到的性能可以和16纳米的产品相媲美,通过比较成熟的工艺做出比较先进的系统,这代表在未来后摩尔时代技术延伸和技术发展是非常重要的。
异构集成是具有颠覆性的典型发展技术,也是此次大会上专家口中的“高频词汇”。
追赶的机会究竟在哪儿?中国科学院院士,上海交通大学党委常委、副校长毛军发表示,现在有两条主要发展路线:一是延续摩尔定律,二是绕道摩尔定律。而绕道摩尔定律有很多途径,途径之一就是异质集成电路。
毛军发介绍,半导体异质集成电路是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件或芯片、硅基低成本高集成器件或芯片,与无源元件或天线,通过异质键合成或外延生长等方式集成而实现的集成电路或系统。其优点是灵活性大、可靠性高、研发周期短等,正因如此,它才能成为绕道摩尔定律的重要路线之一。
“芯片之城”在奔跑
近几年,南京集成电路产业发展势头迅猛,2019年提出要打造集成电路产业地标。去年,南京集成电路主营业务增幅达37.9%,其中,集成电路设计业增长123.1%,居全国主要城市第二位。
再看南京集成电路产业发展的核心区江北新区,聚焦建设“芯片之城”短短4年,这里已经集聚了集成电路上下游企业500余家,到2020年底,产业规模已突破500亿元,同比增长63%。
南京已连续3年举办世界半导体大会,每年都吸引大批海内外知名专家、企业参与其中,大会已成为标杆级的行业盛会。