莫大康：摩爾定律與半導體產(chǎn)業(yè)的未來(lái)

　　業(yè)界把摩爾定律奉為“圣典”，或者“指路明燈”，那是因為定律暗示著(zhù)企業(yè)要義無(wú)反顧地去跟蹤它，否則將出局。每?jì)赡暌粋€(gè)工藝臺階的進(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，如今臺積電、三星等都聲稱(chēng)己開(kāi)始10納米的量產(chǎn)，明年跨入7納米。

　　但是現階段半導體業(yè)的現實(shí)已經(jīng)發(fā)生了改變，表現在兩個(gè)方面：

　　一個(gè)是定律從尺寸縮小技術(shù)上越來(lái)越接近物理的極限，許多人說(shuō)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)濟角度，由于投資巨大，導致只有少數fabless仍充滿(mǎn)期望。

　　另一個(gè)不可否認的事實(shí)，追趕或者跟蹤定律僅是少數巨頭的目標，而絕大部分的企業(yè)已經(jīng)對之失去興趣，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(zhù)半導體業(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，半導體業(yè)發(fā)展還有100年。

　　因此現階段尺寸縮小能否持續下去并不是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，甚至與大部分的企業(yè)關(guān)系并不大。只有持續跟蹤定律的少數幾個(gè)巨頭，如臺積電、三星、英特爾等它們在爭奪”誰(shuí)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(wú)關(guān)大局，應該關(guān)心的是未來(lái)半導體業(yè)如何健康地繼續走下去。

　　定律終止產(chǎn)業(yè)持續

　　說(shuō)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(mǎn)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(guò)設計，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(chǎng)的月產(chǎn)能通常是40,000片至100,000片，甚至200,000片，因此說(shuō)它如同”印鈔機”一樣，并不過(guò)分。顯然如果芯片生產(chǎn)線(xiàn)一旦出現故障，包括如停電、設備維修、工藝問(wèn)題等，每天、甚至每個(gè)小時(shí)的損失也十分可觀(guān)，所以說(shuō)它如同”呑金獸”一樣也恰如其分。

　　全球半導體業(yè)的發(fā)展與成長(cháng)僅50多年歷史，然而它的呈指數式進(jìn)步讓人們印象深刻。電子產(chǎn)品的終端應用從PC、互聯(lián)網(wǎng)、到如今的手機等。目前智能手機是人類(lèi)有史以來(lái)，數量規模最大的單個(gè)電子產(chǎn)品。未來(lái)5年預計智能手機出貨量會(huì )達到85億臺，如果有好的運算算法或者人工智能的技術(shù)在手機上落地會(huì )快速的實(shí)現商業(yè)回報。所以智能手機仍是我們非?？春玫慕K端平臺。

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

　　即便從技術(shù)角度，未來(lái)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集成，把CPU與存儲器、邏輯IC、RF、甚至MEMS、Sensors等集成一體，既可節省設計成本，又滿(mǎn)足高帶寬、小型化等要求，可以預言未來(lái)智能手機將集成語(yǔ)音、AI等功能。

　　據市場(chǎng)研究公司預測，2020年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數量將接近300億。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模預期在2020年前將以每年16.9%的速度增長(cháng)，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)到2020年將增長(cháng)至1.7萬(wàn)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(chǎng)商的必爭之地。

　　結語(yǔ)

　　未來(lái)在VR、AR、無(wú)人駕駛汽車(chē)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、光子集成等新興產(chǎn)業(yè)的驅動(dòng)下，半導體行業(yè)的發(fā)展是不可估量，但面臨的挑戰也是巨大的。不過(guò)，挑戰即是機遇，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，持續為用戶(hù)創(chuàng )造更多的價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng )造更多的收益，需要中國半導體行業(yè)認真思考的重要課題。