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蔣尚義:摩爾定律放緩是中國半導體追趕的機會

記者 | 彭新

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前台積電CTO蔣尚義,在履新武漢弘芯總經理兼首席執行官後首次公開露面。在7月19日的集微半導體峰會上,蔣尚義發表演講,闡述當前半導體形勢,提出未來全球半導體產業的發展途徑——先進封裝技術帶來新的半導體世界。

蔣尚義1997年進入台積電擔任研發副總經理,在台積電參與了從微米製程到20納米甚至16納米FinFET等重要製程節點,2013年退休時,蔣尚義除了是台積電共同首席執行副總,也是台積電聯席營運營官(COO),並於退休後仍擔任台積電兩年董事長顧問。

根據武漢弘芯( HSMC )的官網信息,其總部位於武漢市臨空港經濟技術開發區,立志成為全球第二大 CIDM 晶圓廠,主要運營邏輯先進工藝、成熟主流工藝、射頻特種工藝等。

蔣尚義指出,半導體業環境在近兩年產生了巨大的變化。體現在摩爾定律作為三四十年引領IC業發展的強推動力,已然接近物理極限。雖然半導體仍會繼續創新,但不會像以往這麽快,衝擊將非常大。

同時,與之相對的是系統設計在過去四五十年沒有太大的改變,電路板和封裝的技術發展相比芯片落後很多,如今芯片密度在二維空間超過電路板100萬倍以上。未來系統技術發展瓶頸在於封裝和電路板,業界已發展出先進封裝技術來著力解決。

蔣尚義坦言,目前採用先進工藝的客戶和產品也越來越少,只有極少數極大需求量的IC或能採用。據統計,採用先進工藝需投入5至10億美元,銷售5億顆以上才有可能收回投資。

隨著後智能手機時代的來臨,對芯片的要求各有不同,種類繁多,變化快,但量不一定大,目前的生態環境已不再適用。而半導體應用市場的演變也觸發了新的商業契機,近年來多元化應用需要各式芯片,芯片的需求更多元化,市場將不再掌握在少數廠商。

因而,為應對上述技術和產業的變化,解決封裝和電路板的瓶頸,通過集成系統來使得使芯片之間連接的緊密度和整體系統性能類似於單一芯片,從而使成本降低,效能增加。依據不同系統,針對各單元的特殊需求,選擇合適的單元經由先進封裝和電路板技術重新整合稱之為集成系統,這將是後摩爾時代的發展趨勢。系統集成可由子系統集成開始,比如以往GPU與8個DRAM集成,通過先進封裝整合成一顆芯片,大幅提升效能。

這與英特爾的思路類似,在此前舊金山結束的半導體技術大會SEMICON上,英特爾發布多項封裝、互聯技術,試圖通過“堆疊”方案使水準布置的芯片上,垂直安置更多面積更小、功能更簡單的小芯片。

採用先進封裝,要考慮即便在芯片與芯片之間間隔很遠的情形下,都能適用,從而可靈活定義系統,這就要求建立先進封裝標準,讓工藝與設計無礙地溝通,所有產品規格一致,從而構建完整的生態環境。

在半導體產業的生態環境中,供應鏈的組成涉及設備、原料、矽片工藝、封裝測試、芯片和系統產品,環環相扣缺一不可,更重要的是彼此配合以達到系統性能的最佳化。因而在進行集成系統設計時一定要先了解系統的需求是什麽,採用何種工藝可達到最佳效果。比如同樣是7nm的工藝,如果事先規劃好設計產品效能可提升20%。

蔣尚義認為,從整個系統層面來看,如何把環環相扣的芯片供應鏈整合到一起,才是未來發展的重心,封測業將扮演重要的角色。“有了先進封裝技術,半導體世界將會是另一番情形。現在需要讓沉寂了三十年的封裝技術成長起來”。

他建議,對於國內半導體產業的發展,建一是建立三套完整的生態環境,分別針對高性能、低耗能、消費性產品等的需求;二是加速後摩爾時代的布局,開發集成系統的技術和建造所需的整體生態環境。

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