自1971年英特爾推出第一款 4004 芯片以來(lái)，集成電路中的晶體管數(shù)量以驚人的速度增長(zhǎng)。現(xiàn)在，半導(dǎo)體行業(yè)不得不承認(rèn)，“微芯片上的晶體管數(shù)量大約每18個(gè)月就會(huì)增加一倍”的摩爾定律即將走向終結(jié)。僅通過(guò)縮小晶體管尺寸來(lái)跟上摩爾定律的步伐是不可持續(xù)的，維持這種進(jìn)步速度的成本是天文數(shù)字——晶體管密度每增加一倍，就需要資本投資同時(shí)增加一倍。而且物理難題也層出不窮。

但是人工智能、5G和數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用對(duì)芯片的需求還在繼續(xù)，半導(dǎo)體仍要繼續(xù)發(fā)展。行業(yè)也并沒(méi)有放棄摩爾定律，只是每一次的進(jìn)步都異常艱難。在芯片繼續(xù)演進(jìn)的前路上，各路技術(shù)齊上陣，展示著各自的實(shí)力和潛力，但也有各自的限制和不足。

封裝技術(shù)是一支無(wú)法忽視的力量。

先進(jìn)集成電路封裝技術(shù)是“超越摩爾定律”上突出的技術(shù)亮點(diǎn)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，芯片微縮將變得越來(lái)越困難，越來(lái)越昂貴，工程師們正在把多個(gè)芯片放入先進(jìn)的封裝中，作為芯片縮放的替代方案。先進(jìn)的集成電路封裝正在迅速發(fā)展，設(shè)計(jì)工程師和工程管理人員必須跟上這一關(guān)鍵技術(shù)的步伐。封裝研究在全球范圍的發(fā)展是如此迅猛，而它所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇也是自電子產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)所從未遇到過(guò)的；封裝所涉及的問(wèn)題之多之廣，也是其它許多領(lǐng)域中少見(jiàn)的，它是從材料到工藝、從無(wú)機(jī)到聚合物、從大型生產(chǎn)設(shè)備到計(jì)算力學(xué)等一門綜合性非常強(qiáng)的新型高科技學(xué)科。

不過(guò)頂尖的先進(jìn)封裝技術(shù)都掌握在晶圓代工巨頭手中，由于先進(jìn)封裝提供了比傳統(tǒng)后端封裝更高價(jià)值的機(jī)會(huì)，因此主要參與者和快速追隨者正在開發(fā)各種形式的封裝技術(shù)并將其商業(yè)化，以贏得優(yōu)質(zhì)客戶。

“互連”也是芯片技術(shù)挑戰(zhàn)的重要參與者。

首先，需要注意的是，互連技術(shù)是封裝中關(guān)鍵且必要的部分。芯片通過(guò)封裝互連以接收電力、交換信號(hào)并最終進(jìn)行操作。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的速度、密度和功能根據(jù)互連方式而變化，因此互連方法也在不斷變化和發(fā)展。

除了開發(fā)各種工藝以在晶圓廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)圖案外，還全面努力推進(jìn)封裝工藝中的互連技術(shù)。因此，開發(fā)了以下四種類型的互連技術(shù)：引線鍵合、倒裝芯片鍵合、硅通孔 (TSV) 鍵合以及小芯片混合鍵合。

芯片通過(guò)封裝互連以接收電力、交換信號(hào)并最終進(jìn)行操作。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的速度、密度和功能根據(jù)互連方式而變化，因此互連方法也在不斷變化和發(fā)展。

除了開發(fā)各種工藝以在晶圓廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)圖案外，還全面努力推進(jìn)封裝工藝中的互連技術(shù)。

新型材料也是焦點(diǎn)之一。

隨著行業(yè)對(duì)二維材料研究的增加，其已經(jīng)逐漸開始走向制造。

碳納米管（CNT）是另一種被寄予厚望的新材料，被認(rèn)為是下一代高性能、超大規(guī)模和薄膜晶體管以及光電器件的有力候選者。碳和硅一樣，并不是什么新材料，從鉛筆到鉆石，碳無(wú)處不在。碳納米管可能被用作高性能數(shù)字電子設(shè)備以及射頻和傳感應(yīng)用的平臺(tái)。而且它可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）方法，能夠在CMOS工廠成功制造。

二氧化鉿這樣的新型材料為存儲(chǔ)乃至新型存儲(chǔ)提供了更多的可能性。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，二氧化鉿具有鐵電的特性，這樣的好處是它能在不供電的情況下也可以長(zhǎng)久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，意味著其可以再非易失性內(nèi)存領(lǐng)域發(fā)揮價(jià)值。

Imec預(yù)測(cè)，晶體管的形式將在未來(lái)十年發(fā)生變化，連接它們的金屬也會(huì)發(fā)生變化。最終，晶體管可能是由二維半導(dǎo)體而不是硅制成的堆疊器件，電力傳輸和其他基礎(chǔ)設(shè)施可以分層放置在晶體管下方。為了保持摩爾定律的正常運(yùn)行，所有可能的杠桿都將被拉動(dòng)。