中興事件以來,***集成電路行業的發展受到全國人民的關注。許多人***,恨不得馬上自力更生,趕上先進。也有一些人認為現在的世界經濟是一個綜合體,一個國家不可能樣樣領先,需要時日。正好,本月IEEE Spectrum 2018/11月號,發表一個新聞,“3 DIRECTIONS FOR MOORE’S LAW”,我想對大家關心的這個問題有參考價值,特介紹于此。
近年來晶體管尺寸日益減小已經成為一個昂貴而棘手的問題,,以致只剩4家邏輯芯片制造商繼續在這個方向做數十億美元的努力-----它們是全球晶圓(GlobalFoundries)、英特爾、三星和臺積電。其他公司只是在觀望。他們也許想:假如你有這筆錢,也許買倆智能手機,增加一些功能,照樣提高性能,而不去考慮減小晶體管尺寸的事。
(1)壞消息
今年八月,全球晶圓叫停了芯片制造過程的一個頂尖開發項目。原來它計劃移到7納米節點,然后開始用超紫外光刻(EUV),以節省制造過程的花費。從而可以進一步開發更先進的5納米甚至3納米節點。在紐約州馬爾他的8號設備,即使裝備了2臺EUV,也未能成功。公司不得不賣了這EUV系統,回歸到原來的制造者,即阿斯麥控股。全球晶圓首席技術官Gary Patton說:“我們完全從數字出發,對于尖端技術人員轉去搞研究,那是一種侵蝕。”最后,公司決定回到盈利上來。”
全球晶圓不是唯一一家為新工藝奮斗的公司。英特爾今年早些時候透露,將到2019年才移到10納米工藝。(英特爾的10納米工藝基本上等價于其他公司的7納米工藝。)
(2)好消息
在臺積電,7納米已經過關。在9月,蘋果高管們說,iPhone X和X Max手機已經用了7納米工藝生產的處理器。幾個星期前,華為推出了他們自己的7納米手機處理器,幾周以后,該手機就推向了市場。這兩家公司的芯片都是臺積電生產的,臺積電成了實際的勝利者。
臺積電今年4月開始7納米技術產品的批量生產,而且其趨勢看漲。臺積電看到了跟隨摩爾定律的好處(下圖)。臺積電主席Mark Liu 9月在***半導體會議上說:“工藝尺寸會繼續走向3納米和2納米。”同時,其競爭者三星電子將在今年底或明年初推出商用7納米產品。
當然,7納米并不是所有地方都是7納米。達到這個邊緣的廠家在擴展,新的廠家也在建設。根據世界工廠預測報告,半導體設備及材料協會說,花費在芯片制造設備的資金在2018年增長14%,達到628億美元,而對新廠建設的投資4年內將達到170億美元。
(3)審視
實際上,究竟是誰需要這樣不斷縮小的尺寸?不爬摩爾定律這把梯子,還有許多辦法可以提高性能。
美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的電子復興計劃有一個6100萬美元的項目,計劃用幾十年前的老生產過程制作3D單片集成芯片,以便和7納米技術做比較。這個項目集中在明尼蘇達州布盧明頓的SkyWater技術工廠,那是一個90納米硅片生產廠。其技術是要在通常的CMOS芯片上面生產出碳納米管的晶體管和電阻RAM存儲器。SkyWater總裁Tom Sonderman說:“如果能像計劃那樣完成的話,尺寸就可以回到90納米,在那基礎上改進。”
另一個解決辦法來自硅谷的Atomera公司,它開發了一種技術,提高晶體管速度,減少同一芯片上裝置之間的可變性,并且,用保持其早期狀態的辦法提高了這些裝置的可靠性。它讓原子那么薄的氧層埋在晶體管硅面之下。Atomera把這個方法叫做米爾斯硅技術(MST),使芯片設計者可以不減小晶體管尺寸而提高晶體管性能。該公司的總裁和CEO Scott Biband說:“它可以用于所有不同的工藝節點,包括傳統的模擬以及正在開發的新節點。”
***大陸有***的情況。我國現在還達不到和這些公司比試的程度,而且,我國基本上靠國家投資。國家投資無非是政府拿主意,請一些有識之士、千人,論證一番,就開干。但這事真是大事,必須慎重。幾百上千億的錢投下去了,成功則皆大歡喜;失敗就騎虎難下了。我覺得可能還是按產業發展的規律辦事更好一些。
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原文標題:摩爾定律的三種走向
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