莫大康：摩爾定律與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來

　　業(yè)界把摩爾定律奉為“圣典”，或者“指路明燈”，那是因?yàn)槎砂凳局髽I(yè)要義無反顧地去跟蹤它，否則將出局。每?jī)赡暌粋€(gè)工藝臺(tái)階的進(jìn)步，由250納米、180納米、130納米、一直到45納米、32納米及22納米與14納米，如今臺(tái)積電、三星等都聲稱己開始10納米的量產(chǎn)，明年跨入7納米。

　　但是現(xiàn)階段半導(dǎo)體業(yè)的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)發(fā)生了改變，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

　　一個(gè)是定律從尺寸縮小技術(shù)上越來越接近物理的極限，許多人說大約還有十年的時(shí)間，至2025年左右，或者到5納米，甚至3納米，而從經(jīng)濟(jì)角度，由于投資巨大，導(dǎo)致只有少數(shù)fabless仍充滿期望。

　　另一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)，追趕或者跟蹤定律僅是少數(shù)巨頭的目標(biāo)，而絕大部分的企業(yè)已經(jīng)對(duì)之失去興趣，定律與它們的企業(yè)生存幾乎不存在任何的聯(lián)系。

　　有一個(gè)概念要十分清楚，定律僅僅在尺寸縮小方面達(dá)到終點(diǎn)，而定律的含義仍在不斷的延伸，包括另外兩個(gè)方面，如異構(gòu)集成及2.5D、3D封裝等(morethanMoore)，及后摩爾定律(beyondMoore)與硅光子通訊等。另一個(gè)是尺寸縮小到頭并不意味著半導(dǎo)體業(yè)停止發(fā)展，如finFET發(fā)明人胡正明教授所言，至此還找不到能替代硅的材料，半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展還有100年。

　　因此現(xiàn)階段尺寸縮小能否持續(xù)下去并不是一個(gè)關(guān)鍵問題，甚至與大部分的企業(yè)關(guān)系并不大。只有持續(xù)跟蹤定律的少數(shù)幾個(gè)巨頭，如臺(tái)積電、三星、英特爾等它們?cè)跔?zhēng)奪”誰是領(lǐng)先”，以及采用EUV光刻后可能產(chǎn)生的影響。

　　所以尺寸縮小的終止無關(guān)大局，應(yīng)該關(guān)心的是未來半導(dǎo)體業(yè)如何健康地繼續(xù)走下去。

　　定律終止產(chǎn)業(yè)持續(xù)

　　說到定律終止實(shí)際上不夠全面，僅是之前產(chǎn)業(yè)的主要推動(dòng)力，尺寸縮小遇到了物理極限，而定律本身正不斷的拓展，向更寬的范圍延伸。

　　半導(dǎo)體之所以偉大，有兩個(gè)方面非常突出，一個(gè)是它的大生產(chǎn)、批量產(chǎn)出，能滿足各種電子產(chǎn)品的需求;另一個(gè)是產(chǎn)品的成本能迅速下降。

　　例如一個(gè)原始硅片，12英寸，價(jià)格約120美元，經(jīng)過設(shè)計(jì)，制造，及封裝，約500-800工藝步驟，加工周期40-60天，一個(gè)硅片的價(jià)值能提高到約3000美元。而一個(gè)芯片制造廠的月產(chǎn)能通常是40,000片至100,000片，甚至200,000片，因此說它如同”印鈔機(jī)”一樣，并不過分。顯然如果芯片生產(chǎn)線一旦出現(xiàn)故障，包括如停電、設(shè)備維修、工藝問題等，每天、甚至每個(gè)小時(shí)的損失也十分可觀，所以說它如同”呑金獸”一樣也恰如其分。

　　全球半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展與成長(zhǎng)僅50多年歷史，然而它的呈指數(shù)式進(jìn)步讓人們印象深刻。電子產(chǎn)品的終端應(yīng)用從PC、互聯(lián)網(wǎng)、到如今的手機(jī)等。目前智能手機(jī)是人類有史以來，數(shù)量規(guī)模最大的單個(gè)電子產(chǎn)品。未來5年預(yù)計(jì)智能手機(jī)出貨量會(huì)達(dá)到85億臺(tái)，如果有好的運(yùn)算算法或者人工智能的技術(shù)在手機(jī)上落地會(huì)快速的實(shí)現(xiàn)商業(yè)回報(bào)。所以智能手機(jī)仍是我們非?？春玫慕K端平臺(tái)。

　　今天來看，機(jī)器人、人工智能(AI)等的普及將逐漸替代人類的許多工作，加上GooGle的“阿爾法狗”能下圍棋勝過柯潔與李世石，讓人感嘆它還能為人類作些什么?

　　即便從技術(shù)角度，未來2.D、3D、TSV及SiP等先進(jìn)封裝技術(shù)的加入，讓之前不可想象的異構(gòu)集成，把CPU與存儲(chǔ)器、邏輯IC、RF、甚至MEMS、Sensors等集成一體，既可節(jié)省設(shè)計(jì)成本，又滿足高帶寬、小型化等要求，可以預(yù)言未來智能手機(jī)將集成語音、AI等功能。

　　據(jù)市場(chǎng)研究公司預(yù)測(cè)，2020年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量將接近300億。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)期在2020年前將以每年16.9%的速度增長(zhǎng)，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)到2020年將增長(zhǎng)至1.7萬億美元。顯然，物聯(lián)網(wǎng)將是一個(gè)非常巨大的市場(chǎng)，同時(shí)也成為了眾多廠商的必爭(zhēng)之地。

　　結(jié)語

　　未來在VR、AR、無人駕駛汽車、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、光子集成等新興產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)下，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展是不可估量，但面臨的挑戰(zhàn)也是巨大的。不過，挑戰(zhàn)即是機(jī)遇，在這產(chǎn)業(yè)革新的大潮中如何能夠在摩爾定律進(jìn)步與市場(chǎng)需求中取得平衡，持續(xù)為用戶創(chuàng)造更多的價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng)造更多的收益，需要中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)認(rèn)真思考的重要課題。