摩爾定律歸檔 - 北京中代科技有限公司

控制半導體制程上污染，英特格确定與三大半導體廠合作

2019年10月21日由中代科技評論關閉

在當前包含物聯網、工業自動化、人工智能(néng)、自動駕駛、5G通訊等新科技逐漸普及的情況下，帶動了半導體的成(chéng)長(cháng)，并使得芯片需求大幅提升。而爲了迎接這(zhè)些挑戰，導入新的材料增加效能(néng)，在延續摩爾定律過(guò)程中，材料技術不斷演進(jìn)，且應用的材料本質也開(kāi)始改變。而特用化學(xué)原料暨先進(jìn)科技材料龍頭供應商英特格（Entegris Inc.）即透過(guò)運用科學(xué)爲基礎，以提供解決方案，并協助半導體客戶在先進(jìn)制程上應對(duì)各種(zhǒng)挑戰。

英特格技術長(cháng)James O’Neill指出，英特格成(chéng)立迄今已經(jīng)有50年曆史，去年整體營收達16億美元。而在當前新的材料、芯片、形狀都(dōu)與過(guò)去不同，對(duì)于半導體制程來說都(dōu)是很複雜的挑戰。

舉例來說，從28納米轉換到7納米，複雜程度是過(guò)去的兩(liǎng)倍。技術要驗證得要更快，所以整個生産周期時間都(dōu)是更短的。這(zhè)也表示我們在采用先進(jìn)制程時，要達成(chéng)較佳的良率更爲困難，産業的重點就在于如何快速達到好(hǎo)的良率。這(zhè)也就是英特格的優勢所在。

James O’Neill表示，要提高良率重點之一是污染控制，從28納米到7納米，對(duì)于金屬雜質容忍程度已經(jīng)減少1,000倍，而晶圓緻命微粒則縮小將(jiāng)近4倍，這(zhè)點非常重要，因爲隻要雜質或微粒等污染的容忍程度有了細微變動，對(duì)晶圓廠獲利都(dōu)會造成(chéng)很大的影響。整個半導體生态系中，每個步驟都(dōu)要顧慮污染控制，包括工廠中怎麼(me)制作和包裝化學(xué)品、如何運送與在工廠中使用與儲存，每個步驟都(dōu)相當重要。英特格有各項産品和解決方案，确保整個制程、輸送時不受污染。

James O’Neill進(jìn)一步強調，因爲蝕刻技術的大幅進(jìn)步，現在半導體廠開(kāi)始導入的是極紫外光EUV設備及技術。而英特格在EUV制程的污染控制與光罩盒是市場領導者，旗下的過(guò)濾技術能(néng)确保材料放在pattern上維持潔淨度。此外，

半導體制程中，運用EUV的光蝕刻技術可再進(jìn)一步細分成(chéng)好(hǎo)幾個步驟，這(zhè)使得英特格不僅提供光罩盒，還(hái)有特殊化學(xué)品、過(guò)濾器、過(guò)濾技術，以及制程中各方面(miàn)需要的材料和污染控制，惟有英特格能(néng)夠提供最廣泛的解決方案。

James O’Neill也證實，因爲目前全球半導體廠僅有3家晶圓代工廠，包括台積電、三星及英特爾有能(néng)力持續推進(jìn)先前制程，尤其龍頭台積電預計2020年將(jiāng)開(kāi)始量産6納米，以及更加先進(jìn)的5納米制成(chéng)，帶動台灣未來的導體業樂觀前景。而因此，英特格确定與這(zhè)3家廠商進(jìn)行合作，持續提供相關解決方案給客戶，以滿足在先進(jìn)制程上的需求。

跟随摩爾定律發(fā)展脈絡，異質整合助力IC封測發(fā)展

2019年9月26日由中代科技評論關閉

5G及IoT終端需求發(fā)展，SiP系統級封裝技術提高了人類生活的便利性

「Semicon Taiwan 2019」展會期間，特别針對(duì)半導體的未來發(fā)展趨勢舉行「科技智庫領袖高峰會」，封測大廠日月光執行長(cháng)吳田玉爲半導體封測産業的前世今生及未來發(fā)展方向(xiàng)提出見解。

由于半導體摩爾定律限制，使得線寬不斷微縮、晶體管密度逐步升高，人們從早期的個人計算機發(fā)展并搭配QFP(Quad Flat Package)導線架封裝方法，演進(jìn)至現今5G通訊及IoT的SiP(System in Package)系統級先進(jìn)封裝技術。

摩爾定律貢獻于終端産品演進(jìn)，發(fā)現它不隻帶動半導體制程的不斷精進(jìn)，也引領封裝技術的逐步提升，遂逐步將(jiāng)終端應用推向(xiàng)智慧化，而5G及IoT應用正開(kāi)啓人類生活的新視野。日月光集團特别在5G通訊應用上，將(jiāng)藍牙芯片及MCU(微控制器)藉由SiP封裝技術整合爲一。

在IoT部分，則利用長(cháng)距離無線通訊(LoRa)芯片搭配MCU進(jìn)行封裝。透過(guò)上述異質整合SiP封裝技術，使得真無線藍牙耳機及遠距離傳輸傳感器等相關終端産品應用變得更加多元，提高人類生活的便利性。

異質整合能(néng)力是決定未來封測技術發(fā)展的重要指标

面(miàn)對(duì)現階段半導體封測技術之發(fā)展，異質整合能(néng)力將(jiāng)是評估廠商未來發(fā)展性的重要指标。針對(duì)異質整合的發(fā)展特性，將(jiāng)有以下幾個評估要點：考量整體的機械性質、元件結構間的熱能(néng)變化，以及适當材料及程序操作，還(hái)有芯片彼此間的互通有無等。

由于必須考量上述因素，在目前摩爾定律限制下，廠商面(miàn)對(duì)整體系統的異質整合程度時，必須衡量自身先進(jìn)制程及封裝技術能(néng)力，因此對(duì)于現行半導體制造與封測代工廠來說，亟需投入相關封測技術之研發(fā)(如2.5D/3D封裝、SiP、FOWLP等)，以實現終端應用之封裝需求。

▲2.5D封裝技術演進(jìn)圖，source：日月光

值得一提，日月光特别針對(duì)AI之FPGA(現場可程序化邏輯閘陣列)芯片，試圖從傳統FCBGA封裝方式，逐步衍生至極低線寬比、極高接腳密度之2.5D封裝技術，藉此提升自身異質整合的能(néng)力。

台積電：摩爾定律仍活躍未來晶圓可能(néng)1納米

2019年9月19日由中代科技評論關閉

台積電副總經(jīng)理黃漢森表示，摩爾定律還(hái)是活躍存在，未來30年半導體制程新節點將(jiāng)帶來益處，強調存儲器、邏輯元件和感測元件的系統整合。

黃漢森指出，半導體産業透過(guò)芯片特性界定每一個世代，現在7納米和5納米制程已無法形容未來半導體科技的核心，他認爲半導體産業應該要采用新制度，衡量科技新進(jìn)展，預測科技進(jìn)步的方式。

他表示，7納米晶圓制程去年開(kāi)始量産，5納米制程相關生态圈已準備就緒，未來將(jiāng)有3納米制程，随着晶圓制程節點進(jìn)步，未來也有可能(néng)發(fā)展2納米甚至是1納米。

黃漢森指出，摩爾定律還(hái)是活躍存在，随着元件密度越高，成(chéng)本效益越好(hǎo)，不過(guò)若要預測下一個世代半導體科技發(fā)展，可能(néng)要提出新的方式。

展望未來30年半導體産業技術指标，黃漢森表示，新的節點出現將(jiāng)帶來益處，透過(guò)半導體創新達到目的地，他預期未來30年新指标，可能(néng)是存儲器、邏輯元件和感測元件整合，帶動電晶體效能(néng)和存儲器進(jìn)展，系統高度整合，透過(guò)新的節點獲益。

摩爾定律（Moore’s law）是指積體電路上可容納的電晶體數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能(néng)也提升一倍，近年，由于電晶體尺寸縮小速度趨緩，業界對(duì)于摩爾定律是否已到盡頭的争論不斷。

先進(jìn)封裝技術使得後(hòu)摩爾定律得以繼續

2019年9月11日由中代科技評論關閉

近日，華進(jìn)半導體封裝先進(jìn)技術研發(fā)中心有限公司副總經(jīng)理秦舒表示，摩爾定律的延伸受到物理極限、巨額資金投入等多重壓力，迫切需要新的技術延續工藝進(jìn)步，通過(guò)先進(jìn)封裝集成(chéng)技術，實現高密度集成(chéng)、體積微型化和更低的成(chéng)本，使得“後(hòu)摩爾定律”得以繼續。

而采用以TSV爲核心的高密度三維集成(chéng)技術(3D IC）是未來封裝領域的主導技術，3D IC與CMOS技術和特色工藝一起(qǐ)，構成(chéng)後(hòu)摩爾時代集成(chéng)電路發(fā)展的三大支撐技術。

封裝要貼近技術發(fā)展的需求，封裝要貼近市場的需求和應用的需求，而面(miàn)向(xiàng)物聯網、人工智能(néng)、5G、毫米波、光電子領域的特色制造技術和定制化封裝工藝，是實現中國(guó)集成(chéng)電路特色引領的戰略選擇。過(guò)去我們談封裝，大家看的比較多是我有幾條腿引出來，現在都(dōu)是定制化了，不是給你幾條腿，現在多一點的是128條腿，甚至可以做到幾千個腳、幾千個引線，這(zhè)就是定制化設置，根據需求設置，這(zhè)就是封裝貼近技術發(fā)展的需求。

現在應用很多，也相應的要求封裝多元化。比如人工智能(néng)、高性能(néng)計算，要求封裝的類型是3D SRAM的ASIC，還(hái)有終端可擴展計算系統。比如數據中心，需要的封裝是包含HBM、ASIC和3D SRAM的大尺寸2.5D封裝，包含L3緩存分區的分離芯片的3D ASIC，包含多個光纖陣列的矽光子MCM。比如汽車電子，需求是駕駛輔助系統（ADAS）雷達設備的扇出封裝，電動汽車和混合動力汽車中使用的MCU、電源管理系統的WB和IGBT封裝模組。比如5G射頻、毫米波，對(duì)于封裝的要求是包含多款異質芯片的多芯片模組（例如LNA、PA、Switch和濾波器等），包含TSV Last工藝的3D集成(chéng)以及集成(chéng)天線和被動元器件需求。

TSV先進(jìn)封裝市場預測。預計2022年TSV高端産品晶圓出片量爲60多萬片；盡管數量有限，但由于晶片價值高，仍能(néng)産生高收入。而高帶寬存儲器（HBM）正在成(chéng)爲大帶寬應用的标準。智能(néng)手機中成(chéng)像傳感器的數量不斷增加，計算需求不斷增長(cháng)，促使3D SOC市場擴增。預計未來五年，12寸等效晶圓的出貨數量將(jiāng)以20％的CAGR增加，從2016年的1.3M增加到2022年的4M。TSV在低端産品中的滲透率將(jiāng)保持穩定，其主要增長(cháng)來源是智能(néng)手機前端模塊中的射頻濾波器不斷增加，以支持5G移動通信協議中使用的不同頻帶。

2.5D Interposer市場前景。TSV Interposer是一種(zhǒng)昂貴而複雜的封裝工藝技術，成(chéng)本是影響2.5D市場應用的關鍵因素，需要進(jìn)一步降低封裝或模塊的總體成(chéng)本。2016年到2022年，3D矽通孔和2.5D市場複合年增長(cháng)率達20%；截至2022年，預計投産400萬片晶圓。其市場增長(cháng)驅動力主要來自高端圖形應用、高性能(néng)計算、網絡和數據中心對(duì)3D存儲器應用的需求增長(cháng)，以及指紋識别傳感器、環境光傳感器、射頻濾波器和LED等新應用的快速發(fā)展；由于TSV Less 低成(chéng)本技術的發(fā)展，2021年TSV Interposer市場的增速放緩，部分TSV Less技術將(jiāng)逐步替代TSV Interposer以實現2.5D；但部分市場預測，TSV Less技術的開(kāi)發(fā)和商業化將(jiāng)會延遲；同時，爲滿足高性能(néng)計算市場，對(duì)TSV Interposer的需求持續增長(cháng)。TSV Interposer將(jiāng)繼續主導2.5D市場，像TSMC&UMC這(zhè)樣的參與者將(jiāng)擴大産能(néng)以滿足市場需求。總體來看，TSV Interposer 仍具有強勁的市場優勢。

總結來看，目前約75%左右的異質異構集成(chéng)是通過(guò)有機基闆進(jìn)行集成(chéng)封裝，這(zhè)其中大部分是SiP。餘下的約25%是采用其他基闆實現異質異構集成(chéng)，這(zhè)其中包含了矽轉接闆、fanout RDL以及陶瓷基闆等。随着集成(chéng)電路制造工藝節點的不斷提高，成(chéng)本卻出現了拐點，無論從芯片設計、制造的難度，還(hái)是成(chéng)本，多功能(néng)系統的實現越來越需要SiP和異質異構集成(chéng)。随着人工智能(néng)和5G的發(fā)展，系統追求更高的算力、帶寬，芯片的尺寸和布線密度也都(dōu)在不斷提高，使得2.5D封裝的需求開(kāi)始增加。2.5D系統集成(chéng)封裝涉及的技術和資源包含前道(dào)晶圓工藝、中道(dào)封裝工藝和後(hòu)道(dào)組裝工藝，是很複雜的集成(chéng)工藝，目前掌握全套技術的公司較少。

趙海軍：摩爾紅利和市場細分是未來發(fā)展兩(liǎng)大動力

2019年9月6日由中代科技評論關閉

近日，中芯國(guó)際集成(chéng)電路制造有限公司聯席CEO趙海軍表示，摩爾紅利和市場細分是未來發(fā)展兩(liǎng)大動力。

趙海軍說，集成(chéng)電路具有周期性，一是在經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中每四五年有一個周期，二是每一年都(dōu)有周期。今年預計是整個半導體行業的“小年”，主要原因有三個：一是去年和前年存儲器價格漲得太高，現在價格在回落到比較合理的價位。二是今年大家都(dōu)熱切等待着5G、人工智能(néng)的出現，很多市場都(dōu)不投入新的産品，因爲今年投入就是一個過(guò)渡期。三是國(guó)際貿易波動的影響，有人急着轉移産業鏈，這(zhè)些都(dōu)對(duì)我們行業産生了影響。但中國(guó)的情況可能(néng)與全球的情況有所不同。

現在集成(chéng)電路行業有幾個特點，第一是整個集成(chéng)電路的産業趨勢是由手機驅動，同樣的邏輯電路，以前主要是電腦驅動發(fā)展，現在是手機驅動發(fā)展，手機裡(lǐ)面(miàn)裡(lǐ)的CPU芯片即AP，它的運算速度、功能(néng)架構、密度和耗能(néng)在驅動集成(chéng)電路發(fā)展，過(guò)去台積電、三星、英特爾這(zhè)樣的公司有非常成(chéng)功的研發(fā)經(jīng)驗。

第二是英特爾在2011年成(chéng)功打造了22納米的FinFET技術，這(zhè)之後(hòu)它的器件基本保持22納米，所以很多企業從22納米、14納米，一直做到7納米，因爲其中沒(méi)有太大區别。

第三是市場生态在發(fā)生變化，手機能(néng)力在演進(jìn)，手機正在變成(chéng)一個數據處理中心；人工智能(néng)在發(fā)展，要實現比較理想的性能(néng)，需要用到7納米，目前7納米以上實現的人工智能(néng)受到了極大限制，但是7納米以下有新的推動力；在5G影響下，物聯網也會和5G一起(qǐ)發(fā)展起(qǐ)來。

趙海軍說，全球代工業的發(fā)展趨勢是技術、生态、平台都(dōu)在發(fā)展，所以現在談集成(chéng)電路制造不談工藝技術，而是將(jiāng)設計、工藝與封裝連在一起(qǐ)談。

未來的發(fā)展有兩(liǎng)個動力：第一個是摩爾紅利還(hái)在，用戶用同樣的錢可以買到更好(hǎo)的性能(néng)、更多的功能(néng)。這(zhè)樣可以在第二年用同樣的1000元買到比今年更好(hǎo)的手機，這(zhè)是靠摩爾定律實現的紅利，如果技術可以實現，一直發(fā)展到1納米摩爾紅利還(hái)存在。

第二個巨大的推動力是産品市場的細緻劃分，原來八寸長(cháng)的不能(néng)做CPU，現在也在蓬勃發(fā)展。現在同時建的八寸的生産線有十幾條，原因是做不同的東西要求越來越極緻，生态、設計和制造會捆綁在一起(qǐ)，無論存量還(hái)是增量，代工來者不拒。因爲市場無窮大，像快餐店一樣，誤打誤撞也可以取得成(chéng)功。

趙海軍說，縱觀國(guó)内代工的發(fā)展曆史，我選擇了一個詞是“因爲選擇，所以不同”。在19年的發(fā)展曆程中，以中芯國(guó)際爲例，存儲器廠做了一年半以後(hòu)廢掉，因爲更先進(jìn)的産品和技術出現了，舊廠沒(méi)有用了，得不到用戶認可。2011年以後(hòu)，中國(guó)的代工技術逐漸成(chéng)熟，也有自己的PDK、IP等，使中國(guó)的設計公司也可以來這(zhè)裡(lǐ)代工。

大家相信中國(guó)的集成(chéng)電路一定出現野蠻的生長(cháng)時期，做的辦法就是“面(miàn)多了加水，水多了加面(miàn)”。國(guó)内的代工廠有四個選擇，做領導者，做變革者，做跟随者或者利基者，國(guó)内基本選擇的都(dōu)是做快速的跟随者。實現的方式是争取做大客戶、大平台、大技術、大幾率事(shì)件的第二供應商，做成(chéng)以後(hòu)再實現在細分市場做第一供應商。戰略跟随的方法就是産能(néng)、低價、高質、快速。

未來驅動代工業的發(fā)展主要是四個領域，分别是移動通信、數據流、互聯網或者是萬物聯網、電動汽車。未來的主流是先進(jìn)工廠，目前手機裡(lǐ)面(miàn)約有14-15個集成(chéng)塊，隻有一個CPU和三個存儲器的四個集成(chéng)塊是由最先進(jìn)的技術驅動發(fā)展的。其他的都(dōu)是成(chéng)熟技術，而之所以成(chéng)熟技術沒(méi)有表現出成(chéng)長(cháng)，是因爲原來的先進(jìn)技術不斷地變爲成(chéng)熟技術，成(chéng)熟技術是跟随先進(jìn)技術在發(fā)展。實際上去年的新工廠就是今年的成(chéng)熟工廠。

趙海軍說，中國(guó)是全球最大的半導體市場，今年大約占45%-47%。國(guó)内已經(jīng)有了這(zhè)麼(me)大的需求量，但國(guó)内已經(jīng)有的供給還(hái)是非常小的。所以這(zhè)裡(lǐ)可以看到，一方面(miàn)說明我們前途巨大，另一方面(miàn)也說明有一些根深蒂固本質上的原因在阻礙着，要想更大就要克服這(zhè)些阻礙。

第一個阻礙是最先進(jìn)的技術，先進(jìn)制程已經(jīng)變成(chéng)了小衆群體，是VIP俱樂部，這(zhè)個俱樂部要有錢、有技術，最重要的是做到兩(liǎng)點，一是準時交付，二是綁定客戶。

中芯國(guó)際目前在北京、天津、上海、深圳設有基地，在國(guó)外也建立了銷售處。每月12英寸生産量是10萬片，8英寸是25萬片。中芯國(guó)際可以從設計服務開(kāi)始，一直到最後(hòu)封裝、測試，爲生态合作夥伴一次性做好(hǎo)，這(zhè)對(duì)中國(guó)國(guó)内的上千家設計公司來講是非常必要的。

後(hòu)摩爾定律時代，半導體制程智慧化刻不容緩

2019年9月4日由中代科技評論關閉

半導體産業基于其不斷邁向(xiàng)功能(néng)複雜化、産品極小化的趨勢，同時持續對(duì)物理極限展開(kāi)技術挑戰，因此在自動化、物聯網與傳感器、機器人、大數據分析與智慧管理等不同面(miàn)向(xiàng)，成(chéng)熟度均領先于其他制造相關産業。對(duì)這(zhè)個産業來說，除了如台積電創辦人張忠謀所言，降低“生産周期”至關重要；藉由能(néng)自我檢測并調校的智能(néng)設備，讓産線不斷優化，更是每家業者追求的目标。

在5G、AI人工智能(néng)等發(fā)展浪潮下，IC應用邁向(xiàng)多元化與極緻效能(néng)。需求帶動技術成(chéng)長(cháng)，而技術成(chéng)長(cháng)也引領半導體産業所需的設備相應升級。當工業4.0的概念逐漸落實，設備智能(néng)化也從單純的硬件升級走向(xiàng)軟硬整合，以達到即時資料采集及分析，并協助決策。

設備智能(néng)化的相關解決方案包含以下領域：運動控制與機器視覺、設備預防性維護、内部閘道(dào)協定、邊緣運算、遠端控制與工業網絡等。爲了將(jiāng)AI與機器學(xué)習技術導入設備，以及随之而來的更多數據及運算需求，具備高速及高效傳輸速率的PCIe彙流排技術在工業領域重要性不斷提升；搭配以PC-Based爲基礎的控制系統與自動化解決方案，得以整合并滿足更多複雜設備的需求。

以半導體産業後(hòu)段的測試、組裝、封裝等制程爲例，由于封裝速度大躍進(jìn)，在達到高度精确的同時，還(hái)得保有高産能(néng)，因此需要更精準的運動控制視覺檢測系統，還(hái)必須易于安裝與維護，讓産線随時處在最佳狀态。

運動控制

運動控制是自動化的核心技術，透過(guò)對(duì)機械運動部件的位置、速度等進(jìn)行即時管理，能(néng)使設備按照預期的軌迹和規定的參數進(jìn)行動作。

而目前基于乙太網的現場彙流排的工業網絡系統EtherCAT（乙太網控制自動化技術），由于具備極短的通訊周期與精确的同步時間，在自動化控制領域中成(chéng)爲主流。

EtherCAT的解決方案包含PCI/PCIe運動控制卡搭配工業電腦、PAC模組化控制器，以及一體式控制器等，能(néng)應付不同制造場景。其中像是研華科技（Advantech）推出的PCIE-1203L-64AE運動控制卡，因爲具備以下規格，成(chéng)爲分散式EtherCAT解決方案中的強力産品，包括：667MHz雙核ARM處理器、2個EtherCAT端口供給高性能(néng)的運動和I/O應用、支援通用運動軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK）可快速開(kāi)發(fā)應用程序、最多支援64軸運動控制、點對(duì)點移動、2軸線性插補，并且支援可編程加速/減速率以及可編程中斷等。

機器視覺與影像撷取

機器視覺則因爲有引導（定位）、量測、檢測、與判讀條碼/光學(xué)字元識别（OCR）等用途，在納米等級的半導體制程中，不但能(néng)協助機器手臂定位加工，也能(néng)提升檢測品質，并在最後(hòu)IC成(chéng)品裝料打包時記錄生産批量内容，讓效率不會受人力波動及疏失影響而減低。研華科技專爲工業和視覺應用而設計的PCIE-1154-AE影像撷取卡，具有4個PCIe以及4個USB 3.0端口可以擴充，配備Fresco FL1100 USB 3.0主機控制器和5 Gbps的獨立頻寬，還(hái)可供應1500 mA電流，以确保外部工廠自動化和醫療應用的USB相機穩定供電。

資料采集

而爲了監控設備狀态、并且随時能(néng)夠進(jìn)行調校、優化流程甚至是進(jìn)行預防性維護，則需要藉由傳感器和平台上的量測軟件，將(jiāng)偵測到的各種(zhǒng)參數轉爲數位訊号，透過(guò)USB、PCI、PCIe或乙太網等彙流排送到主機中進(jìn)行分析處理。如PCIE-1816-AE的多重功能(néng)卡，可用于不同類别的資料（訊号）采集，其具備16個類比輸入，最高達1 MS/s、16位分辨率，支援A/O的類比和數位觸發(fā)器以及AO波形生成(chéng)，還(hái)有24個可編程的數位I/O線，以及4K樣本FIFO存儲器。

随着半導體産業邁入後(hòu)摩爾定律時代，複雜制程迫使終端設備必須愈趨智慧化，PC-Based控制系統與分散式運算架構因強大的效能(néng)、高開(kāi)放性與運算能(néng)力，讓PCIe模組化解決方案得以滿足系統整合商與工廠經(jīng)營者的升級需求，幫助設備更聰明。

摩爾定律已死？或許還(hái)有其他走向(xiàng)

2019年8月16日由中代科技評論關閉

近年來，對(duì)于在過(guò)去50年推動半導體制程前進(jìn)的摩爾定律是否能(néng)繼續前行這(zhè)個話題，一直備受争議。但除了英特爾外，晶圓代工龍頭台積電亦是摩爾定律的忠實推動者。日前，台積電高管發(fā)表博客，再次表态將(jiāng)繼續推進(jìn)摩爾定律，喊話“摩爾定律未死”。

台積電全球營銷主管Godfrey Cheng在官網發(fā)表博客，表示摩爾定律實際上被誤稱爲一種(zhǒng)定律，因爲它更準确地將(jiāng)其描述爲曆史觀察和未來預測半導體器件或芯片中晶體管數量的指導。這(zhè)些觀察和預測在過(guò)去幾十年中基本上都(dōu)是正确的。但在我們即將(jiāng)邁入新的十年之際，一些人似乎認爲摩爾定律已死。

Godfrey Cheng在博文中解釋了摩爾定律的由來及相關知識，言語中強調摩爾定律未死。他舉例表示，計算性能(néng)并沒(méi)有因爲單個晶體管的時鍾速度而提高，而是通過(guò)在一個計算問題上投入更多的晶體管來提高計算性能(néng)，而在同一區域内壓縮更多晶體管的方法是密度，即指給定二維區域内晶體管的數量。

他指出，之所以關心芯片面(miàn)積，是因爲芯片成(chéng)本與芯片面(miàn)積成(chéng)正比。摩爾在1965年的論文中明确指出，每個組件的制造成(chéng)本與芯片上晶體管的總數之間存在關系。有些人認爲摩爾定律已死，因爲他們認爲晶體管不肯能(néng)再繼續縮小了，Godfrey Cheng在文中談及了一些計算問題以及關于如何改進(jìn)密度等問題。

值得一提的是，Godfrey Cheng提到台積電近期推出的5nm極紫外EUV制程技術（N5P）。N5P是台積電5nm制程的增強版，采用FEOL和MOL優化功能(néng)，以便在相同功率下使芯片運行速度提高7%，或在相同頻率下將(jiāng)功耗降低15%。他表示台積電的N5P工藝擴大了他們在先進(jìn)工藝上的領先優勢，該工藝將(jiāng)提供世界上最高的晶體管密度和最強的性能(néng)。

Godfrey Cheng進(jìn)一步表示，在了解了台積電的技術路線圖後(hòu)，他可以很有把握地說，台積電在未來多年將(jiāng)繼續開(kāi)拓創新，將(jiāng)繼續縮小單個晶體管的體積，并繼續提高密度。在未來的幾個月、幾年裡(lǐ)，將(jiāng)可聽到更多台積電向(xiàng)新節點邁進(jìn)的消息。

事(shì)實上，目前台積電對(duì)外公布的技術路線規劃已到2nm。6月18日，台積電在上海舉辦2019中國(guó)技術論壇，台積電總裁魏家哲介紹了先進(jìn)工藝的發(fā)展規劃。如今，台積電7nm制程已量産，而其規劃量産的工藝節點已經(jīng)來到5nm，研發(fā)方面(miàn)則推進(jìn)到3nm，近期還(hái)官宣2nm研發(fā)啓動。

根據規劃，台積電5nm工藝將(jiāng)于明年上半年量産；3nm工藝方面(miàn)，台積電表示進(jìn)展順利，已有早期客戶參與進(jìn)來，有望在2021年試産、2022年量産；2nm工藝新廠設在中國(guó)台灣新竹的南方科技園，預計2024年投産。

據了解，台積電2nm工藝是一個重要節點，Metal Track（金屬單元高度）和3nm一樣維持在5x，同時Gate Pitch（晶體管栅極間距）縮小到30nm，Metal Pitch（金屬間距）縮小到20nm，相比于3nm都(dōu)小了23％。

除了先進(jìn)制程外，Godfrey Cheng還(hái)提及了系統級封裝技術，這(zhè)也是延續摩爾定律的一個重要方向(xiàng)。他表示，台積電已經(jīng)能(néng)通過(guò)先進(jìn)的封裝技術將(jiāng)邏輯内核與存儲器緊密集成(chéng)，將(jiāng)利用先進(jìn)封裝實現的系統級密度，進(jìn)一步增加晶體管的密度。

Godfrey Cheng表示，摩爾定律是關于增加密度，除了通過(guò)先進(jìn)封裝實現的系統級密度，台積電將(jiāng)繼續在晶體管級别增加密度，有許多路徑可用于未來的晶體管密度改進(jìn)，“摩爾定律并未死亡”。

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台積電：摩爾定律未死我們的5nm工藝密度、性能(néng)最強

2019年8月16日由中代科技評論關閉

“摩爾定律未死！”這(zhè)句話如果是Intel公司說的，一點都(dōu)沒(méi)有懸念，畢竟摩爾定律的提出者是Intel聯合創始人，50多年來Intel也是摩爾定律最堅定的捍衛者。不過(guò)今天這(zhè)句話是台積電而非Intel說的，他們也要繼續推動摩爾定律。

台積電全球營銷主管Godfrey Cheng今天在官網發(fā)表博客，解釋了摩爾定律的由來及内容，這(zhè)些是老生常談的話題了，而他的意思就是強調摩爾定律沒(méi)死，隻不過(guò)現在繼續推動摩爾定律的是台積電而非其他公司了（Intel聽到台積電如此表态不知道(dào)是什麼(me)滋味）。

Godfrey Cheng提到了台積電最近宣布的N5P工藝，這(zhè)是台積電5nm工藝的增強版，優化了前端及後(hòu)端工藝，可在同等功耗下帶來7％的性能(néng)提升，或者在同等性能(néng)下降功耗降低15％。

Godfrey Cheng表示台積電的N5P工藝擴大了他們在先進(jìn)工藝上的領先優勢，該工藝將(jiāng)提供世界上最高的晶體管密度，還(hái)有最強的性能(néng)。

N5P工藝還(hái)不是台積電的重點，Godfrey Cheng表示未來幾個月、幾年裡(lǐ)還(hái)會看到台積電公布的最新進(jìn)展，他們會繼續縮小晶體管并提高密度。

除了先進(jìn)工藝之外，Godfrey Cheng還(hái)重點提到了台積電在系統級封裝上的路線圖，這(zhè)也是延續摩爾定律的一個重要方向(xiàng)，下圖就是台積電展示的一個系統級封裝芯片，總面(miàn)積高達2500mm2，是世界上最大的芯片，包括2個600mm2的核心及8組HBM内存，後(hòu)者核心面(miàn)積也有75mm2。

最後(hòu)，Godfrey Cheng這(zhè)篇文章還(hái)是給即將(jiāng)開(kāi)始的Hotchips國(guó)際會議預熱，台積電的首席研究員Philip Wong博士會在這(zhè)次會議上發(fā)表“下一個半導體工藝節點會給我們帶來什麼(me)”的演講，屆時會公布更多信息。

AMD執行長(cháng)蘇姿豐：摩爾定律推進(jìn)明顯放慢

2019年8月9日由中代科技評論關閉

處理器大廠美商超微（AMD）執行長(cháng)蘇姿豐（Lisa Su）在美西時間8日正式發(fā)表第二代EPYC服務器處理器，是業界首款采用7納米打造的服務器處理器。蘇姿豐表示，超微仍會與台積電等晶圓代工廠合作持續進(jìn)行制程微縮，摩爾定律仍然有效，隻是推進(jìn)的速度變慢。

蘇姿豐強調，要在制程微縮時獲得效能(néng)提升，可以透過(guò)創新芯片架構、異質整合平台、小芯片（Chiplet）系統級封裝等創新方法來達到目标。根據超微提供資料，7納米Zen 2架構每執行緒能(néng)較14納米Zen架構高出32%，其中增加幅度的60%來自于架構創新帶來的每時脈周期（IPC）提升，另外40%則來自于提高運算時脈及采用7納米制程。

摩爾定律是否已經(jīng)失效，是近年來半導體産業最常被提及的議題。然而2004年90納米推出之後(hòu)，曆經(jīng)65納米、45納米等制程微縮，至2012年的22納米爲止，仍然符合摩爾定律。但22納米到2015年進(jìn)入14納米，至今再進(jìn)入10納米或7納米，摩爾定律的推進(jìn)已經(jīng)明顯放慢。

但制程微縮卻讓半導體生産成(chéng)本大幅增加，以250平方公厘（mm2）的芯片來看每mm2的成(chéng)本變化，若以45納米爲基準的1，7納米的每mm2成(chéng)本已接近增加4倍，而若再微縮進(jìn)入5納米，每mm2成(chéng)本將(jiāng)增加5倍。然而理論上制程微縮應可讓芯片尺寸縮小，但因爲功能(néng)整合原因，不論是處理器或繪圖芯片，制程持續微縮反而看到芯片尺寸持續變大。

在此一情況下，摩爾定律的推進(jìn)能(néng)夠帶來效益提升自然受到限制。蘇姿豐認爲，創新芯片架構、異質整合平台、小芯片系統級封裝等創新方法，就可以在制程微縮情況下，帶來更多的效能(néng)提升或是功耗降低。

以超微第二代EPYC服務器處理器來看，采用Zen 2創新架構并搭配7納米制程，再以小芯片方式將(jiāng)I/O芯片組等異質芯片整合在同一封裝中，可達到最高64核心的單芯片。至于異質芯片之間則透過(guò)Infinity Fabric芯片互連技術及PCIe Gen 4高速彙流排傳輸協定，确保處理器及系統本身可達到更高運算效能(néng)目标。

莫大康：特色工藝穩步推進(jìn)

2019年7月30日由中代科技評論關閉

近期電子科技大學(xué)張波教授提出“特色工藝將(jiāng)成(chéng)爲中國(guó)半導體業的機遇”，由于有獨特的見解，已引發(fā)業界的贊許。

特色工藝這(zhè)個詞有些“新”，但是經(jīng)張波教授的解釋，它原是摩爾定律的三個方向(xiàng)之一，英語叫(jiào)“More Than Moore”，之前的譯名爲“超越摩尓定律”。

張波教授把“特色工藝”稱爲“非尺寸依賴”，是指器件價值或者性能(néng)的提升，不完全靠尺寸縮小，而是通過(guò)功能(néng)的增加。

實際上定律延續50多年來，半導體業的驅動力有兩(liǎng)個，一個是尺寸縮小，另一個是矽片直徑增大，顯然尺寸縮小起(qǐ)主要作用。

由于定律有自身的局限性，在那個時代它隻能(néng)預測到晶體管的密度要增加，成(chéng)本可下降，實際上它無法揭示随之而來的功耗增大及晶體管的性能(néng)提高等。所以近期指出定律的另一個方向(xiàng)，”非尺寸依賴”具有指導意義。

爲什麼(me)特色工藝成(chéng)香饽饽

全球半導體業在2000年時銷售額達2000億美元，至2013年，經(jīng)過(guò)13年時間達到3000億美元，然而僅用了4年時間，至2017年時己上升到4000億美元，而2018年達到4700億美元，非常可能(néng)在2020年時達到5000億美元。它反映全球電子産品市場中矽含量的急速提升及價值鏈的體現。

但是從另一方面(miàn)觀察，由于定律不可避免的趨向(xiàng)物理極限，IC設計成(chéng)本的急速飙升，全球能(néng)夠繼續追蹤尺寸縮小的廠商數量越來越少，導緻依賴工藝尺寸縮小的推動力減弱。所以半導體業界試圖開(kāi)辟另一個戰場，所謂特色工藝其理在其中。

依業界的觀點，特色工藝主要指模拟、RF、功率及MEMS，以及近期非常火熱的2.5D、3D的堆疊封裝等。在未來20年中它非常可能(néng)成(chéng)爲主要推動力之一。

按現在的認識，特色工藝可能(néng)集中于8英寸矽片，及少部分的12英寸矽片中，從工藝尺寸覆蓋可能(néng)在28nm以上。顯然這(zhè)個分界線逐步在改變，在2000年時12英寸矽片剛興起(qǐ)時，這(zhè)個分界線是90nm。如今8英寸矽片逐步升級也己擴展到65nm。這(zhè)一切取決于經(jīng)濟因素，因爲升級8英寸設備要投資，以及90nm以下的光刻機需要重新購買，增加了成(chéng)本。

如果采用8英寸矽片設備作特色工藝，有它的獨特優勢：1)，設備的折舊期已過(guò)，節省成(chéng)本；2)，250nm-130nm工藝相對(duì)成(chéng)熟穩定；3)，設備的軟件升級較少受原廠控制等。

張波教授總結特色工藝具有市場分散，品種(zhǒng)衆多、與應用關系強，且無壟斷企業等特點。

但是仔細羅列全球摸拟，RF，功率及MEMS等全球前十位廠商中，發(fā)現排在前列的都(dōu)是曆史悠久的資深老廠，如歐洲的NXP、Infineon及STMicron及日本的Sony、東芝、三菱、富士通、瑞薩、及美國(guó)的TI、Microsemi、及ON Semi等。其中許多廠商至今仍堅守8英寸，甚至6英寸矽片，但是有舉足輕重的地位。

據SEMI 2015年數據，2016年全球8英寸矽片的市場份額，模拟占11%，分立器件14%，邏輯加微處理器21%，存儲器占3%，代工占47%及MEMS加其它占4%。

另據SEMI 2016年數據，2017年全球晶圓産能(néng)爲每月1790萬片(8inch計)，其中8英寸産能(néng)爲月産520萬片，約占不到1/3，其中前十大8英寸廠的産能(néng)占總産能(néng)的54%。

特色工藝在中國(guó)

據廈門半導體投資集團總經(jīng)理王彙聯的數據，2018年中國(guó)在建及規劃Fab産線總共33條，包括21條12英寸線、11條8英寸線，其中特色工藝線16條、邏輯産線9條、存儲産線8條。SEMI數據顯示中國(guó)晶圓産能(néng)2019年占到全球16%，到2020年將(jiāng)增至20%。

其中的趨勢是中芯國(guó)際，代工業的領頭羊，除了在國(guó)家資金等支持下，開(kāi)發(fā)14nm及以下邏輯制程工藝之外，積極擴充它的8英寸産能(néng)，包括天津，深圳，甯波，紹興等地，而原本生存得很滋潤的華虹，華潤微電子，士蘭等，卻由8英寸延伸至12英寸，目的都(dōu)是爲了實現産品差異化，跨入特色工藝中。

實際上企業的決策才是最真實的反映，它們的感覺十分靈敏及深刻。那麼(me)多條特色工藝生産線的興建，至少反映現階段它可能(néng)适合于中國(guó)半導體業發(fā)展的需要。

因爲從産業利益出發(fā)，現階段由中芯國(guó)際，華力微積極跟蹤14nm及以下邏輯制程，以及由長(cháng)江存儲做3D NAND閃存，合肥長(cháng)鑫做19nmDRAM等都(dōu)是很有必要，首先要解決“0”到“1”的突破問題，具備能(néng)力之後(hòu)才逐步擴充産能(néng)。顯然這(zhè)段路十分崎岖，投資巨大及周期長(cháng)，技術難度高，未來産品市場的競争力將(jiāng)經(jīng)受考驗。

而絕大部分的中國(guó)半導體企業，它們首要任務是求生存，能(néng)實現盈利，所以讓它們去追蹤定律，或者嘗試存儲器的IDM模式量産是不客觀的。所以它們紛紛轉向(xiàng)選擇特色工藝可能(néng)是必由之路。

分析中國(guó)半導體業在代工業中8英寸制程與全球的先進(jìn)水平接近，有一定優勢，但是在非邏輯制程中，如模拟、高壓、MEMS、包括IDM模式的産品等方面(miàn)可能(néng)差距較大。

另據張波教授的資料，采用特色工藝可能(néng)有助于提高國(guó)産化率。因爲中國(guó)進(jìn)口集成(chéng)電路的均價隻有7毛五，不足一美元。其中進(jìn)口了大量每塊價值達數百美元的高端CPU，同時也大量進(jìn)口了不需要先進(jìn)工藝的分立器件、電源管理IC、微控制器等。因此釆用特色工藝，國(guó)産替代的空間非常巨大。

顯然在市場競争中，對(duì)于中國(guó)半導體業發(fā)展不可能(néng)有一條“捷徑”，做特色工藝是機遇與風險同在。因爲對(duì)手都(dōu)十分強大，經(jīng)驗豐富，而我們是“追趕者”，從先天性方面(miàn)不存在優勢，僅僅是由于市場機會多，産品分散，與應用結合強，而中國(guó)擁有全球最大的市場，具這(zhè)樣的優勢地位有可能(néng)讓我們從中分得一杯羹。

企業成(chéng)功的要素取決于市場空間，技術能(néng)力及時機，關鍵要有一位強有力的CEO。

近期貿易戰對(duì)于中國(guó)半導體業發(fā)展的影響不可小視，一個是電子産業鏈有部分外移出中國(guó)，另一個是美國(guó)的封鎖持續加緊等，導緻中國(guó)半導體業要維持年均增長(cháng)率達20%可能(néng)有一定難度。不過(guò)事(shì)物有它的“兩(liǎng)重性”，有時“壞事(shì)”也可能(néng)變成(chéng)“好(hǎo)事(shì)”，如貿易戰下促使部分人才加速回流，以及在外壓力下能(néng)激發(fā)鬥志，更加團結，有可能(néng)取得更大的成(chéng)績。