早前,SEMICON China在上海隆重舉行,在同期高峰論壇上,中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明發表了題為《關于我國芯片制造的一些思考》的演講。他首先指出,集成電路產業正在面臨兩大壁壘,分別是政策壁壘和產業性壁壘,其中政治壁壘包括大家都知道的巴統和瓦森納協議,而產業性壁壘則體現在世界的半導體龍頭得益于早期布局,所積累的豐富知識產權,這些都給中國半導體提出了巨大的挑戰。他舉例說道,一個成套工藝研發,要投入70億人民幣,要上千人工作四年,才能完成,由此可以看到集成電路行業的難。
吳漢明院士進一步指出,進入這些年,集成電路產業發生了一些新的變化,他以20nm為例講述了當中的轉變。從他提供的數據我們可以看到,從28nm推進到20nm,單個晶體管的成本提高了。這就讓我們進入了所謂的后摩爾時代,為此芯片行業需要去尋找新的技術去支撐芯片繼續前進。
他強調,如下圖所示,在后摩爾時代,在高性能計算、移動計算和自主感知等應用的推動下,我們應該增加對邏輯技術、基本規則縮放、性能助推器、PPA縮放、3D集成、內存技術、DRAM技術、Flash技術和新興非易失存儲技術的關注,已達到如下圖所示的PPAC目標。
而具體到芯片制造方面,我們則面臨包括精密圖形、新材料和提升良率在內的三大挑戰。
“除了技術以外,晶圓廠、研發和設計成本也是芯片產業面臨的另一重大挑戰”,吳漢明說。他指出,如下圖所示,假設一個能生產32nm芯片的產線,需要的成本高達45億美元,研發成本則高達9億美金,設計成本也需要1億美金。到了16nm,晶圓廠的建設成本取到了90億美元,研發成本增加到18億美元,設計成本也漲到了22億美元,整體成本較之32億美元翻了一番,由此可見芯片持續微縮帶來的成本巨大挑戰。
“雖然芯片的難道和成本一直增加,但趨緩的摩爾定律給追趕者帶來機會”,吳漢明接著說。
但吳漢明院士也強調,即使如此,我國的集成電路產業還需要重視一個關鍵問題,那就是產能問題。據統計,產能排名前五的晶圓廠包括三星、臺積電、美光、SK海力士和鎧俠,中國大陸并沒有任何一家企業位列其中。隨著科技的發展,芯片的產能需求會越來越高,為此我們必須加倍重視產能。
吳漢明院士同時還指出,如下圖所示,現在83%以上的芯片產能集中在10納米以上節點,為此在他看來,在這些所謂的舊節點上,還有很大的創新空間。
為此吳漢明院士指出,在后摩爾時代,我們正在面臨百年未有的大變局,我們應該在關注先進工藝的同時,還要關注特色工藝、先進封裝和系統結構,這對于當前的中國集成電路來說,擁有重要的意義。
同時,吳漢明院士對企業與科研院所/高校在創新體系中的關系給出了他的建議。
“與此同時,浙江大學也會打造一個成套的工藝研發平臺,為我國集成電路產業發展貢獻力量”,吳漢明最后表示。