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莫大康：半導(dǎo)體業(yè)定律或進入終點倒計時

推動半導(dǎo)體業(yè)進步有兩個“輪子”，分別是尺寸縮小及硅片直徑增大，其中尺寸縮小為先。從邏輯工藝制程觀察，由1987年的3微米制程到2022年的3納米量產(chǎn)，平均每2年開發(fā)一代新的制程，這是邏輯工藝制程激蕩的35年。

在邏輯工藝的進程中，英特爾曾作出過巨大的貢獻。但是到7納米時也是FinFET(鰭式電晶體)工藝的極限，再往下的節(jié)點必須要依賴于EUV光刻機設(shè)備。得益于與ASML(阿斯麥)在EUV光刻機的長期共同研發(fā)中設(shè)備與工藝的緊密合作，已有其他公司在邏輯工藝制程中超越英特爾，這反映工藝進步離不開設(shè)備的支持。

定律或進入終點倒計時

單從尺寸縮小角度尤其是邏輯工藝，預(yù)計在2022年進入3納米試產(chǎn)，但是由于受物理極限影響，在1納米時已達10個左右硅原子直徑，所以講尺寸縮小已達“壽終正寢”是正常的。

公開資料顯示，月產(chǎn)50000片的3納米芯片生產(chǎn)線需要投資約200億美元。半導(dǎo)體業(yè)進步離不開設(shè)備的支持，業(yè)界共識在2納米工藝時將采用環(huán)柵GAA架構(gòu)及高數(shù)值孔徑NA達0.55的EUV光刻機。據(jù)ASML的報道，新的EXE：5200 EUV光刻機將于2025年出貨。

實際上，近期半導(dǎo)體業(yè)除了傾注尺寸縮小投資之外，根據(jù)市場要求，如物聯(lián)網(wǎng)、HPC、存內(nèi)計算、人工智能等需要降低功耗，也是頭等大事。

半導(dǎo)體業(yè)進步可持續(xù)多久？

Finfet發(fā)明者胡正明教授等認為半導(dǎo)體業(yè)前景光明，還能持續(xù)上百年，它與尺寸縮小的摩爾定律已接近終點。

從半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展角度，僅從尺寸縮小觀察可能已接近終點。盡管業(yè)界認為從技術(shù)上看或許還有可能性，但是從成本，經(jīng)濟角度可能難以持續(xù)，而且現(xiàn)在提升芯片功能的辦法很多，而且用得很好，如異質(zhì)集成及先進的封裝2.5D、3D及Chiplet技術(shù)等，因此沒有必要堅守尺寸縮小這一條道。

未來半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展的前景確實光明，近期許多市場分析公司認為在2030年時產(chǎn)業(yè)可達萬億美元。另外從半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展觀察，業(yè)界早就作好了準備，認為除了尺寸縮小之外，尚有另外兩條道可走，分別是“More than Moore”，如利用TSV及2.5D，3D封裝的異質(zhì)IC集成。以及“Beyond Moore”，探索新原理、新材料和器件與電路的新結(jié)構(gòu)等。

半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展準則發(fā)生改變

半導(dǎo)體業(yè)經(jīng)過50年發(fā)展，基礎(chǔ)理論幾乎未改變，它已成為成熟產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展的周期性已經(jīng)改變，或者它的推動力改變。全球半導(dǎo)體業(yè)之前由供需關(guān)系推動市場增長，現(xiàn)階段已轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)性增長芯片制造業(yè)集中，現(xiàn)在由于地緣政治因素轉(zhuǎn)變到全球布局。

筆者認為，未來半導(dǎo)體業(yè)的復(fù)合增長率由5%可能增長到8%-10%；產(chǎn)能擴充由謹慎到放開，且進入產(chǎn)能為王的大投資時代。但是未來尚有以下四個方面制約產(chǎn)業(yè)增長：人才方面，短缺是客觀存在，從企業(yè)層面需要吸引人才及用好人才與培養(yǎng)人才。供應(yīng)鏈韌性方面，產(chǎn)業(yè)鏈一定有起伏，企業(yè)要自始至終擁有危機感。ESG方面，要實現(xiàn)碳中和及碳達峰目標，因此要關(guān)注人、水電消耗及污染排放等。創(chuàng)新方面，市場經(jīng)濟中生存要素，唯有不斷創(chuàng)新，才能競爭勝出。

摩爾定律開初時實際上僅是一種“猜想”，但是之后半導(dǎo)體業(yè)的實踐，用數(shù)據(jù)證實了它的存在以及價值。如今從尺寸縮小角度可能將接近終點，然而由于產(chǎn)業(yè)有強大的自我調(diào)節(jié)能力，以及會有眾多新的市場推動力誕生，將推動全球半導(dǎo)體業(yè)持續(xù)進步及成長。(中新經(jīng)緯APP)

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