10月14日,在IC CHINA 2020的開(kāi)幕式上,中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明在開(kāi)幕演講中表示,摩爾定律預(yù)計(jì)還能走到2025年。
吳漢明指出,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展注定艱難,尤其是芯片制造工藝,挑戰(zhàn)極為嚴(yán)峻。產(chǎn)業(yè)發(fā)展除了需要巨大資金投入和人才缺口以外,還面臨著戰(zhàn)略性壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘。前者主要是巴統(tǒng)和瓦森納協(xié)議對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的限制,后者主要是世界半導(dǎo)體領(lǐng)域的龍頭企業(yè)早期布置的知識(shí)產(chǎn)權(quán),對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體這樣的后來(lái)者形成專(zhuān)利護(hù)城河。
今天,摩爾定律仍然在支撐著5G、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展,但是其中的關(guān)鍵技術(shù)遇到了材料、器件物理性能局限、光刻等瓶頸。工藝面臨的三大挑戰(zhàn)包括,制造基礎(chǔ)的光刻技術(shù)、核心的新材料和新工藝以及良率提升這個(gè)終極挑戰(zhàn)。
以光刻技術(shù)為例,193nm光刻支撐了過(guò)去時(shí)代工藝的發(fā)展,進(jìn)入7nm以后,EUV光刻開(kāi)始成為關(guān)鍵,但它目前仍面臨光源、光刻膠和掩膜版等方面的難題需要解決。比如掩膜版,過(guò)去掩膜的整體產(chǎn)率約94.8%,但EUV僅64.3%左右,而且比復(fù)雜光學(xué)掩膜還貴3到8倍。
盡管業(yè)界已經(jīng)在研究納米壓印、X光光刻、電子束直寫(xiě)等先進(jìn)光刻技術(shù),但是距離投入使用,吳漢明估計(jì)還要3年以上。
“隨著工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn),摩爾定律越來(lái)越難以持續(xù),預(yù)計(jì)將走到2025年?!眳菨h明預(yù)測(cè),“在這些挑戰(zhàn)下,新材料、新工藝將是未來(lái)成套工藝研發(fā)的主旋律?!?/p>
吳漢明表示,從22nm開(kāi)始可以就被視為后摩爾時(shí)代,基礎(chǔ)研究將支撐后摩爾持續(xù)發(fā)展,可以劃分以下為四類(lèi)技術(shù)方向。邏輯器件技術(shù)發(fā)展則呈現(xiàn)出三個(gè)趨勢(shì):
一是結(jié)構(gòu)方面。目標(biāo)是增加?xùn)趴啬芰?,以?shí)現(xiàn)更低的漏電流,降低器件功能功耗。實(shí)現(xiàn)手段包括由平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為立體,三維晶體管技術(shù)(如FinFET等)成為主流器件技術(shù);
二是材料方面。目標(biāo)是增加溝通的遷移率,以實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)通電流和性能。實(shí)現(xiàn)手段包括溝道構(gòu)建材料由硅變?yōu)榉枪璨⒊蔀橹髁鳎鏕e、三五族高遷移率溝通材料、GeSi源/漏應(yīng)變材料等;
三是集成方面。類(lèi)似平面Nand轉(zhuǎn)向3D NAND閃存,未來(lái)的邏輯器件也會(huì)從二維集成技術(shù)走向三維堆棧工藝。
此外,后摩爾時(shí)代將呈現(xiàn)出市場(chǎng)碎片化的特點(diǎn),中小企業(yè)商機(jī)大,創(chuàng)新空間巨大?!霸?0納米以下節(jié)點(diǎn),先進(jìn)產(chǎn)能僅占12%,20納米以上節(jié)點(diǎn)還有巨大的市場(chǎng)和空間可以創(chuàng)新?!?/p>
但是需要重視的是,從各國(guó)研發(fā)經(jīng)費(fèi)分配來(lái)看,我國(guó)與世界先進(jìn)國(guó)家的差距仍然很大,尤其在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,大部分研發(fā)停留在試驗(yàn)階段,難以產(chǎn)生革命性的創(chuàng)新。
吳漢明強(qiáng)調(diào),當(dāng)前還有很多核心領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)芯片占有率均為0,國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下將迎來(lái)歷史性機(jī)遇。與此同時(shí),產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)全球化不可逆轉(zhuǎn),國(guó)產(chǎn)化將得到廣泛認(rèn)可。
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