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                        臺積電:摩爾定律仍可向前推進,半導體產業發展需要哪些技術革新?

                        作者:MS時間:2019-06-24來源:電子產品世界收藏

                            技術和創新正在引發新一輪的產業變革。當前全球集成電路產業正處于技術變革時期,推進速度已經大幅放緩,集成電路技術發展路徑正逐步向多功能融合的趨勢轉變。 2019年世界半導體大會高峰論壇上,(南京)有限公司總經理羅鎮球在其“發展趨勢”的主題演講中指出。

                        本文引用地址:http://www.xinfa15808.cn/article/201906/401850.htm

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                        (南京)有限公司總經理羅鎮球

                        現階段,無論是電腦、手機還是其他終端都需要人發出指令的。羅鎮球認為,未來這些設備或者機器之間是可以互相溝通、互相下指令并服務于用戶的,而這就是所謂的萬物互聯。毋庸置疑,半導體是IT行業的最主要驅動因素之一,半導體應用持續增加,社會對半導體技術的期待與日俱增。

                        對于的發展,羅鎮球表示,通過工藝支持推進向前、通過立體封裝推進向前、通過硬件和軟件結合提升能效比。

                        EUV助力光刻技術突破桎梏

                        在工藝的微縮演進過程中,EUV技術(遠紫外線光刻技術)功不可沒。光刻機的技術的難易主要觀察其波長,波長越短技術難度越高,意味著其精度也就越好。

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                        如上圖,每一格表示10倍關系,臺積電先后進入248、193納米的光刻機階段。193納米的光刻機兼容性較為強大,兼容40nm至7nm所有規格,目前7nm工藝芯片臺積電已經做到批量生產,依舊采用40nm的40光刻機。

                        從未來發展角度看,193納米的光刻機波長是193,而EUV的波長是13.5納米,這也就意味著未來有關EUV的桎梏已經突破。在未來,光刻突破的過程已經不再是難題。

                        新材料是下一步努力方向

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                        材料方面,晶體管結構由平坦式變為立體式,目前臺積電正著手研發一款更好的晶體管結構。另外,新型的二維材料具有很多傳統材料所不具備的獨特的光電性能,特別是其卓越的非線性光學特性在構筑高性能、新功能光電子器件方面已經展示了巨大的潛力。有關二維材料一般是三維立體結構,二維材料的輕薄意味著它的場效應越來越好、高度越來越低,這也預示了工藝方面可以做進一步的微縮。新材料是臺積電下一步的努力方向,加之臺積電目前擁有的晶體管架構“增幅”,也助力了半導體技術的持續發展和推進。

                        IC集成度提高劍指設計革新

                        臺積電不僅致力于存儲器與CPU的結合,還會把各種不同功能的IC做異質性結合,包含微機電、射頻等等。臺積電未來發展趨勢在于針對不同的應用場景,對不同芯片做異構集成(以封裝的方式集成)。

                        IC設計方面,現階段一般利用硅片與硅片連線,而將來會有一定的革新,具體如:打穿VF,下一列向上穿,以取代銅箔基板的連接;或是6納米連線,VF對VF直接連接。距離的縮短,意味著面積的縮小。

                        在開始設計IC時,采用將IC的設計劃分成塊的設計方案,便于將來更好的堆疊。I設計成一部分,邏輯設計成一部分,微機電設計成一部分,分別設計好后將各個部分串接。由于這種變化的過程,設計公司也需要在設計概念上做一些調整和改變。設計過程中,需要重新考慮在封裝時拉線的距離,這樣更有利于面積的縮小。

                        提高能效需軟硬件同步

                        臺積電針對提高能效比方面,實施了GPU專門處理繪圖的相應措施,其不僅提高了能效比,還可針對不同應用開辟新的IC,以專門處理事件。有關未來發展,專用的DSP或CPU無法處理的事件,或可使用軟件重構,硬件被軟件重構后可執行不同的特殊應用,以此來實現軟硬結合,從而使能效進一步提升。臺積電目標是能夠比傳統通用CPU能效比提升1000倍。

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                        關于未來的應用場景未來的趨勢是,由于場景需求,依舊需要CPU、DSP。程序完成后,編譯器會對硬件的架構進行考慮分析。在執行程序時候,會重新構建編輯結構,以此來應對特殊應用場景。所有的功能在同一個應用場景中,經由軟語言與編譯器來優化、共享、使用加速器。

                        小結

                        晶體管的部分,臺積電會繼續順應摩爾定律向前發展,依托新材料,新架構,持續向前推進。關于3D封裝,臺積電使用持續堆疊的方法,使面積變小。設計方面得革新,助力IC集成度的體高。另外,軟件與硬件結合的方式,可以充分提高設備在使用的場景時的能效。



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