過去的50年，集成電路行業(yè)遵循著“摩爾定律”：在價格不變的情況下，集成在芯片上的晶體管數(shù)量每隔18到24個月將增加一倍，計算成本呈指數(shù)型下降。
摩爾定律仍然在支撐著5G、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，但事物發(fā)展終有極限。隨著工藝從微米級到納米級，晶體管中原子數(shù)量越來越少，種種物理極限制約著摩爾定律的進一步發(fā)展。
“隨著工藝節(jié)點演進，摩爾定律越來越難以持續(xù)。”4月24日，由中國工程院院刊《FITEE》、Engineering共同主辦，浙江大學(xué)、清華大學(xué)承辦的“中國工程院信息與電子工程前沿論壇”上，浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心領(lǐng)域首席科創(chuàng)家、微納電子學(xué)院院長吳漢明院士對包括第一財經(jīng)在內(nèi)的媒體表示，“后摩爾時代”正式來臨。
在他看來，“產(chǎn)業(yè)技術(shù)不是科研機構(gòu)轉(zhuǎn)化后的應(yīng)用開發(fā)，而是引導(dǎo)科研的原始動力之一。”在集成電路等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域，要補充搭建以產(chǎn)業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向的科技文化，讓技術(shù)研發(fā)與市場應(yīng)用“相互借力”。
與會的多位行業(yè)人士也表示，集成電路產(chǎn)業(yè)開放發(fā)展合作共贏是必然選擇。尤其是關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)涉及到眾多科學(xué)技術(shù)及工程領(lǐng)域，不能把單點突破架在“沙灘”上，應(yīng)全產(chǎn)業(yè)鏈集成努力。
在演講中，吳漢明指出，中國集成電路產(chǎn)業(yè)正在面臨兩大壁壘：政策壁壘和產(chǎn)業(yè)性壁壘，前者包括巴統(tǒng)和瓦森納協(xié)議，后者則體現(xiàn)在世界的半導(dǎo)體龍頭得益于早期布局，所積累的豐富知識產(chǎn)權(quán)，對中國半導(dǎo)體這樣的后來者形成專利護城河，這些都給中國半導(dǎo)體提出了巨大的挑戰(zhàn)。
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)繁多，重點三大“卡脖子”制造環(huán)節(jié)包括了工藝、裝備/材料、設(shè)計IP 核/EDA 。吳漢明提到，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在多方面短板，例如在檢測設(shè)備領(lǐng)域，我國企業(yè)很少涉足，因此國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在該領(lǐng)域的發(fā)展幾乎空白；在半導(dǎo)體材料方面，我國光刻膠、掩膜版、大硅片產(chǎn)品幾乎都要依賴進口；在裝備領(lǐng)域，世界舞臺上看不到中國裝備的身影。
以EUV光刻機為例，涉及到十多萬零部件，需要5000多供應(yīng)商支撐，其中32%在荷蘭和英國，27%供應(yīng)商在美國，14%在德國，27%在日本，這其實體現(xiàn)了全球化技術(shù)協(xié)作的結(jié)果。吳漢明提到，自主可控重要，但與此同時這個行業(yè)也是全球性的行業(yè)。在這其中，“我們有哪些環(huán)節(jié)拿得住的？是我國研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心點。”
吳漢明關(guān)于光刻機的話題，也引發(fā)了現(xiàn)場中芯國際CEO趙海軍的一番感慨。趙海軍提到，荷蘭光刻機企業(yè)ASML首席技術(shù)官Martin van Der Brink此前來上海參觀，并對他說，“差距大概是20年”。但趙海軍認為：“20年的差距不需要20年追趕。想要一下子超過去很難，但是可以每次一點點遞進。”
趙海軍提到， ASML有多牛，還有一點在于別人已經(jīng)不做這個領(lǐng)域了，但它依然堅持做下去。
吳漢明院士以目前的芯片制造工藝為例，談到目前面臨的三大挑戰(zhàn)，其中基礎(chǔ)挑戰(zhàn)是精密圖形；核心挑戰(zhàn)是新材料，提到每種材料都需要數(shù)千次工藝實驗，新材料支撐性需要性能提升；終極挑戰(zhàn)則是提升良率。
除了技術(shù)以外，晶圓廠、研發(fā)和設(shè)計成本也是芯片產(chǎn)業(yè)面臨的另一重大挑戰(zhàn)。
“雖然芯片的難度和成本一直增加，但趨緩的摩爾定律給追趕者帶來機會。”吳漢明表示，在這些挑戰(zhàn)下，先進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、特色工藝和先進封裝在芯片制造方面結(jié)合運用，芯片制造領(lǐng)域大有可為。
他援引數(shù)據(jù)稱，10納米節(jié)點以下先進產(chǎn)能占17%，83%市場在10納米以上節(jié)點，創(chuàng)新空間巨大。在先進制程研發(fā)不占優(yōu)勢的情況下，我國可以運用成熟的工藝，把芯片的性能提升。也正是因此他提出一個觀點：本土可控的55nm芯片制造，比完全進口的7nm更有意義。
吳漢明還針對我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了建議。例如，要樹立以產(chǎn)業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向的科技文化，技術(shù)成果全靠市場鑒定，以及要加速舉國體制下的公共技術(shù)研發(fā)平臺建設(shè)，發(fā)揮“集中力量辦大事”的優(yōu)勢，進一步搭建有利于我國在此領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的全球化創(chuàng)新途徑成為關(guān)鍵任務(wù)。
他還對記者提到，“忽悠式”的芯片投資或許過熱，但真正做芯片的還是非常緊缺，中國的芯片投資遠沒有過熱，尤其要重視產(chǎn)業(yè)鏈的本土化，要讓制造產(chǎn)能實現(xiàn)增長，至少增長率要高于全球。趙海軍也認同，目前的芯片過熱并不是本質(zhì)。
據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)能排名前五的晶圓廠包括三星、臺積電、美光、SK海力士和鎧俠Kioxia，中國大陸沒有企業(yè)位列其中。隨著科技的發(fā)展，芯片的產(chǎn)能需求會越來越高，國內(nèi)芯片市場需求和制造能力的差距依然很大。吳漢明此前曾表示：“如果不加速發(fā)展，未來中國芯片產(chǎn)能與需求的差距，將拉大到至少相當于8個中芯國際的產(chǎn)能。”
