隨著(zhù)傳統的CMOS微縮時(shí)代逐漸邁向尾聲，工程師開(kāi)始轉向新的材料、制造技術(shù)、架構與結構；半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )(Semiconductor Industry Association；SIA)日前也針對如何在未來(lái)幾年內持續保有半導體技術(shù)創(chuàng )新，制定了一系列的研究重點(diǎn)。
《半導體研究機會(huì )：產(chǎn)業(yè)愿景與方向》(報告全文：Semiconductor Research Opportunities: An Industry Vision and Guide)是由七十多位貢獻者歷經(jīng)九個(gè)月的時(shí)間撰寫(xiě)而成，包括來(lái)自半導體、航天與國防產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的知名公司。參與的公司包括英特爾(Intel)、德州儀器(Texas Instruments；TI)、高通(Qualcomm)、IBM、美光(Micron)、臺積電(TSMC)、亞德諾(ADI)以及應材(Applied Materials)等公司。
該研究報告指出，傳統的硅基半導體技術(shù)形成了摩爾定律(Moore’s Law)的基礎，并在數十年來(lái)持續落實(shí)于產(chǎn)業(yè)界，如今它正日益成熟，業(yè)界也越來(lái)越迫切需要一種超越硅晶的新技術(shù)藍圖。
“在馮紐曼(von Neuman)運算領(lǐng)域所要求的進(jìn)展，諸如低功耗、低電壓、超越CMOS邏輯與內存組件及其相關(guān)材料，”該報告中提到，“而在非von Neumann運算領(lǐng)域。新的內存元素與材料也具有推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)前進(jìn)與創(chuàng )新的潛力。”
SIA政府事務(wù)副總裁David Isaacs指出，這份報告旨在用于與決策者、業(yè)界代表和其他讀者討論，協(xié)助推動(dòng)資助計劃，以及為優(yōu)先研究贊助計劃提供建議。Isaacs說(shuō)：“我們想試著(zhù)勾勒出我們認為得以為半導體技術(shù)延續下一代創(chuàng )新的重要研究課題。”
CMOS微縮時(shí)代告終？
半導體產(chǎn)業(yè)觀(guān)察家早已預言硅晶時(shí)代終將劃下句點(diǎn)，因為克服與芯片晶體管數量倍增有關(guān)的實(shí)體挑戰變得越來(lái)越艱巨，再也無(wú)法以可靠且具經(jīng)濟效益的方式實(shí)現。就在上周，致力于新版半導體技術(shù)藍圖的工程師發(fā)表了一份白皮書(shū)，預測傳統的半導體微縮將在2024年終結。而在那之后，“將不再有足夠的空間布局觸點(diǎn)。”
然而，多位業(yè)界預言家也指出，各種不斷推陳出新的組件類(lèi)型、芯片堆棧和系統創(chuàng )新，都為持續提升運算性能以及降低功耗與成本帶來(lái)了希望。
SIA總裁John Neuffer表示：“為了實(shí)現足以推動(dòng)經(jīng)濟成長(cháng)和社會(huì )轉型的各種技術(shù)，我們的產(chǎn)業(yè)已將摩爾定律推向令人難以置信的極限。” “而今，要維持在相同尺寸芯片上增加更多晶體管的突破性步伐，逐漸變得越來(lái)越具挑戰性且十分昂貴，業(yè)界、學(xué)術(shù)界與政府必須加強研究伙伴關(guān)系，共同探索半導體創(chuàng )新的新領(lǐng)域，并促進(jìn)新興技術(shù)的持續成長(cháng)。”
據統計，2016年全球半導體產(chǎn)業(yè)營(yíng)收約為565億美元，其中有15.5%用于研發(fā)，這一研發(fā)比重已較任何產(chǎn)業(yè)更高出許多。Issac表示，美國芯片公司投入研發(fā)的營(yíng)收比重接近20%，是有產(chǎn)業(yè)中最高的。
英特爾的觀(guān)點(diǎn)
英特爾負責制造、銷(xiāo)售與營(yíng)銷(xiāo)的執行副總裁Stacy Smith在日前的部落格文章中強調，摩爾定律并不會(huì )在近期終結。他說(shuō)，英特爾對于代7nm與5nm已經(jīng)規劃好發(fā)展藍圖了，未來(lái)將持續著(zhù)眼于未來(lái)三個(gè)世代(約7-9年)的進(jìn)展。
“沒(méi)錯，有一天我們可能會(huì )達到實(shí)體極限，但并不會(huì )在近期出現。”
SRC執行總監An Chen指出，這份報告的目的并不在于預測摩爾定律的終結，盡管不同的公司對此都有不同的定義，但它確實(shí)承認傳統的尺寸微縮正逐漸減緩或即將結束，而無(wú)法繼續推動(dòng)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)。
“這份報告并未宣稱(chēng)任何定律或任何技術(shù)的結束，”Chen說(shuō)，“但技術(shù)驅動(dòng)力的結束已在業(yè)界持續幾十年了。”
SRC是協(xié)調和監督由政府和產(chǎn)業(yè)資助的大學(xué)研究計劃之技術(shù)研究聯(lián)盟。Isaacs表示，該報告的出版是SIA為了扭轉半導體技術(shù)投資不足的趨勢做的一部份努力。
