芯片業(yè)迎來發(fā)展新契機(jī)，英特爾/臺(tái)積電如何引領(lǐng)“虛擬”摩爾定律時(shí)代
臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的理事長盧超群預(yù)期“虛擬”摩爾定律時(shí)代即將來臨，并將有機(jī)會(huì)為晶片產(chǎn)業(yè)再次迎來成長和盈利…
臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(TSIA)理事長盧超群(Nicky Lu)正期待“虛擬”摩爾定律(“virtual”Moore’s Law)時(shí)代的來臨，因?yàn)樗鼘⒂袡C(jī)會(huì)為晶片產(chǎn)業(yè)再次迎來成長和盈利。
“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)即將出現(xiàn)另一個(gè)30年的成長期！北R超群在接受《EE Times》采訪時(shí)預(yù)測，“我們即將見證‘實(shí)質(zhì)’的1nm制程技術(shù)出現(xiàn)。屆時(shí)摩爾定律將以‘虛擬的’摩爾定律形式存在。”
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要再次起飛。管理諮詢機(jī)構(gòu)麥肯錫(McKinsey)在2015年的一份報(bào)告中指出，從1995年到2008年，這個(gè)領(lǐng)域出現(xiàn)了7%的復(fù)合年成長率(CAGR)，為股東帶來較整個(gè)股票市場更高三倍的投資報(bào)酬，F(xiàn)在，情況明顯有了很大的變化。
盡管有些半導(dǎo)體公司持續(xù)成長以及不斷并吞較小規(guī)模的競爭對手，但這個(gè)領(lǐng)域的整體成長和營收卻一直在下滑。
盧超群認(rèn)為，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將有機(jī)會(huì)擺脫年?duì)I收約4,000億美元的停滯期，并在1nm時(shí)實(shí)現(xiàn)1兆美元的營收前景。他在日前于日本富山市舉行的“IEEE亞洲固態(tài)電路會(huì)議”上發(fā)表《新晶片途徑》(A New Silicon Way)一文，描繪了一個(gè)突破晶片傳統(tǒng)線性微縮限制的新時(shí)代。
線性微縮明顯已經(jīng)達(dá)到實(shí)體極限了。盧超群指出，“人們經(jīng)常說致力于10nm制程，但你其實(shí)找不到任何線寬達(dá)到10nm的這個(gè)等級(jí)！
擺脫2D平面
這正是技術(shù)發(fā)展轉(zhuǎn)而采取非線性路線的原因。2011年，英特爾(Intel)發(fā)布了三閘極(Tri-gate)技術(shù)，率先從平面開發(fā)的晶片上電晶體轉(zhuǎn)向三維(3D)結(jié)構(gòu)。采用3D結(jié)構(gòu)后，即使是微縮0.85倍也能讓電晶體密度達(dá)到像是以2D平面方式實(shí)現(xiàn)0.5倍微縮的效果，盧超群指出。
其它公司也紛紛追隨這一趨勢。東芝(Toshiba)建構(gòu)了48個(gè)層3D NAND，這款記憶體已經(jīng)用在蘋果(Apple)的iPhone 7智慧型手機(jī)上。三星(Samsung)更進(jìn)一步打造64層快閃記憶體元件。盡管其技術(shù)水準(zhǔn)大約只有32nm，但實(shí)際上等同于13nm的效果，盧超群表示。
“我們現(xiàn)在正處于采用垂直電晶體的‘Silicon 2.0’時(shí)代，微縮參數(shù)大約在0.8至0.85之間！彼赋，“而到了‘Silicon 3.0’就會(huì)像是一種3D的形式。我們將見證越來越多的業(yè)者朝此方向發(fā)展！
正如盧超群在發(fā)表的論文中所描述的，他預(yù)計(jì)在‘Silicon 4.0’將出現(xiàn)飛躍式進(jìn)展。在當(dāng)前3.0基礎(chǔ)上的技術(shù)進(jìn)步催生了許多新的應(yīng)用，如擴(kuò)增實(shí)境(AR)、虛擬實(shí)境(VR)和機(jī)器智慧，他表示。下一個(gè)階段則是他所謂的“異質(zhì)整合”(heterogeneous integration)，或透過像整合式扇出(InFO)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)矽晶和非矽晶材料的整合。
展望InFO和更先進(jìn)技術(shù)
InFO是臺(tái)積電(TSMC)公司開發(fā)的一種封裝技術(shù)，由于將接合焊盤放在矽晶邊緣，因而不需要再與基板互連。InFO可以使封裝厚度減小20%、速度提高20%，同時(shí)提高10%的熱性能。
英飛淩科技(Infineon Technologies)在2008年將這種技術(shù)發(fā)展成為嵌入式晶圓級(jí)球閘陣列(eWLB)，用于削減成本和封裝厚度，同時(shí)提升元件的整合度。然而，在臺(tái)積電推出商用化InFO之前，良率問題一直阻礙著這種新技術(shù)的導(dǎo)入。
“這種新的InFO結(jié)構(gòu)將引領(lǐng)異質(zhì)整合進(jìn)入Silicon 4.0時(shí)代。”盧超群表示，“另一項(xiàng)創(chuàng)新是直通互連通孔(TIV)技術(shù)，它就像是利用一條管柱使晶片與外部連接。這樣就能同時(shí)為晶片內(nèi)部與外部實(shí)現(xiàn)水平和垂直互連能力。這是異質(zhì)整合持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。過去由于沒有InFO技術(shù)因此無法實(shí)現(xiàn)TIV！
如今，藉由InFO技術(shù)，晶片可以直接連接諸如透鏡、感測器或致動(dòng)器等目前嵌入于系統(tǒng)中但仍未微型化的元件，盧超群指出。
“這就是使用InFO實(shí)現(xiàn)的晶片與非晶片的異質(zhì)整合！彼硎荆澳壳斑@些元件全部都被安裝在印刷電路板(PCB)上，需要消耗很多功率。現(xiàn)在我們離最佳化的功耗還有5個(gè)數(shù)量級(jí)！
在盧超群看來，這正是代工廠、晶片設(shè)計(jì)者和系統(tǒng)公司得以展開合作的新機(jī)會(huì)。晶片領(lǐng)域目前的整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模約有3,000億美元，但消費(fèi)性電子則是一個(gè)擁有高達(dá)1.6兆美元的產(chǎn)業(yè)，他指出。
系統(tǒng)制造商需要異質(zhì)整合來打造體積更小、功耗更低的元件，盧超群表示。
“未來將會(huì)十分順利地過渡到這些新技術(shù)，畢竟我們距離摩爾定律的終結(jié)還有兩代之遙！北R超群表示，“三閘極、3D NAND和InFO等技術(shù)的進(jìn)展如今都非常順利。未來，晶片將持續(xù)微縮到5nm，而能夠?qū)崿F(xiàn)等效于1nm平面架構(gòu)的性能！
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-05
