半导体大会谈缺“芯”： “中国需要8个现有中芯国际产能”

       前瞻后摩尔时代，纵论当前产能不足。在日前于南京开幕的“2021世界半导体大会”主论坛上，来自学界、产业界的学者、专家论道半导体前景，共商中国产业发展。

　　“异质集成电路是绕道摩尔定律创新的途径之一。”中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发在主题演讲中表示。提及需求与供给的矛盾，中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明称，“中国需要8个现有中芯国际的产能” 。

　　呼吁布局后摩尔时代

　　布局未来，才能有未来。在今年的世界半导体大会上，中国半导体的发展路径备受学界和业界关注。

　　毛军发在主题演讲中表示，在摩尔定律放缓的情况下，中国需要前瞻部署后摩尔战略领域，储备关键战略性研发项目。

　　一个需要提及的背景是，自1975年Intel创始人之一的戈登·摩尔提出摩尔定律后，集成电路一直沿着“当价格不变，每18个月晶体管的密度增加一倍、性能提升一倍”的路径发展。但是，在晶体管尺寸接近物理极限、经济成本越来越高的当下，集成电路发展遇到了挑战，产业发展进入“后摩尔时代”，即如何在摩尔定律之外进行创新。

　　后摩尔时代，集成电路会沿着怎样的路径发展？毛军发认为，一是继续延续摩尔定律，制程技术进入3nm甚至1nm；二是绕道摩尔定律，在这个方向上，他看好异质集成电路。

　　所谓异质集成电路，即是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件（芯片）、硅基低成本高集成器件/芯片（都含光电子器件或芯片），与无源元件或天线，通过异质键合成或外延生长等方式集成而实现。

　　事实上，产业界已经开启了异质集成电路的实践，Chiplet（小芯片、晶粒）即是典型技术之一。Chiplet是将不同规格、模块化的小芯片（裸片）封装为一颗芯片。长电科技首席执行长郑力介绍，在扇出型封装技术上积累了十余年，长电科技结合高密度的SiP封装技术，面向Chiplet推出了包括2D、2.5D、3D等一系列Chiplet产品解决方案，并导入客户。

　　Chiplet也备受台积电、Intel、AMD等国际半导体大厂的重视。比如，AMD高级副总裁、大中华区总裁潘晓明在本次大会上介绍，早在2017年，AMD就在第一代霄龙处理器上率先采用了Chiplet技术，将4个系统级芯片（SoC）相互连接。

　　“异质集成电路发展面临着多物理调控、多性能协同、多材质融合等挑战。”毛军发透露，未来10年，他的研究目标是将光电子和电子集成在一起，希望能够突破异质外延生长工艺。

　　产能不足备受关注

　　今年以来，汽车缺“芯”成为热门话题，市场出现了只问（芯片）交期、不管价格的情况。在本届大会上，产能也受到业界关注。

　　“不仅是汽车，手机、数据中心，甚至消费电子也缺芯片。”国际半导体产业协会（SEMI）全球副总裁、中国区总裁居龙认为，缺“芯”是产能不足的体现。事实上，产能不足是全面性的，从先进制程产能到部分材料甚至是封装基板，都出现了短缺。

　　“中国需要8个现有中芯国际的产能。”对于缺“芯”，吴汉明如此描述市场需求与产能供给的矛盾。

　　一个需要提及的背景是，高性能计算、移动互联、自主感知、物联网等一系列需求，正在不断拓宽集成电路的应用领域，推升产业市场规模，也引发了整机商缺“芯”。

　　对于不断增长的市场需求，居龙预测，集成电路超级周期开启，今年全球集成电路将会有15%至20%的增长，市场规模突破5000亿美元，产业明年将依然保持不错的增长。在强大需求带动下，除了晶圆制造，全球半导体封装测试和设备产业都将迎来非常快速的增长，其中半导体设备今年大概有15%至25%的增长，封装测试成长率则可能达到25%。

　　“分析2020年集成电路产品，采用10nm以下先进制程产能的只占到17%，另外占据83%市场的产品都是采用了相对成熟的技术节点。”吴汉明认为，从这个角度，提升集成电路产能要高度重视先进制程产线建设，也要看到成熟工艺的潜在发展空间。

　　记者了解到，在成熟制程上探索新的发展，希望将集成电路设计和制造创新一体化，吴汉明所在的浙江大学正在建设12英寸成套工艺研发平台。这个平台不仅给予“小批量、多样化”的碎片化需求以创新、验证机会，还希望实现产教融合，在新材料、新装备、新零部件、新运营模式等产业链发展瓶颈上有所尝试和突破。

　　“有创业公司采用40nm成熟制程工艺，通过异构集成，使得芯片达到了相当于采用16nm制程工艺的性能。”吴汉明强调，通过比较成熟的工艺研发先进产品，代表了未来的技术延伸，也是后摩尔时代的发展方向。

　　基于强大的市场需求及核心基础地位，全球都在加码发展半导体产业。居龙和吴汉明均强调，半导体是一个全球性产业，中国发展集成电路在加强自主的同时，也需要坚持和全球互动的“双循环”模式。