中国宣布反击!深圳密集出手,市委书记任链长,将全面开启“后摩尔时代”!
6月9日,深圳发改委发布《深圳市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(以下简称《规划纲要》)。深圳梦将持续带您一起了解未来将影响所有深圳人的规划,提前把握这座城市的机遇与挑战!
今天继《IBM突然宣布!美国点名中国50多次!深圳正式布局!新工业革命即将引爆》之后,关注第三代半导体、集成电路、智能芯片领域。
近期,随着《2021美国创新和竞争法》通过,美国对抗中国的战略已经正式公开。美国的持续打压势必会严重阻碍中国的半导体产业发展,以及中国数字经济及国家经济安全。
据彭博社爆料称,中国政府正在推动一项旨在帮助中国芯片制造商克服美国制裁的关键举措,从而重新推动中国多年来实现半导体芯片自给自足的努力。
值得注意的是,据中国政府网消息,国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议5月14日在北京召开。会议专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。
来源:中国政府网
业界认为,再过10年,芯片产业会进入后摩尔时代。当晶体管收缩不再可行时,创新不会停止,新材料、异构整合等会成为提高芯片性能的突破方向,如3D封装、第三代半导体、碳纳米管芯片、量子芯片等。
关于后摩尔时代,2016年5月30日任正非在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科学技术协会代表大会上的发言就表达过:“随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限,而对大流量、低时延的理论还没创造出来,华为已感到前途茫茫,找不到方向。”
当摩尔定律失效,芯片业何去何从?第三代半导体开始浮出水面。
资料显示,与以Si、Ge为代表的第一代半导体和以GaAs、InP为代表的第二代半导体相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性。
GaN和SiC则是第三代半导体材料的代表,它们都具有禁带宽度大、击穿电场强度高、电子迁移率高、热导电率大、介电常数小和抗辐射能力强等特点,具有强大的功率处理能力、较高的开关频率、更高的电压驱动能力、更小的尺寸、更高的效率和更高速的散热能力,可满足现代电子技术对高温高频、 高功率、高辐射等恶劣环境条件的要求,先天性能优越。
第三代半导体下游应用领域广阔,据CASA Research数据,消费类电源、工业及商业电源、不间断电源UPS和新能源汽车为SiC、GaN电子电力器件的前四大应用领域,分别占比28%、26%、13%和11%。另外在通讯领域,基于第三代半导体的射频器件也有着极为重要的地位。
随着下游终端需求不断增长,第三代半导体的需求亦有望持续释放。同时叠加国家政策对第三代半导体发展的大力支持,行业潜在市场空间巨大,据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》指出,2019年我国第三代半导体市场规模为94.15亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到623.42亿元。
深圳“十四五”规划密集布局
第三代半导体、集成电路、智能芯片
在“加强关键核心技术攻关”,规划提出要探索关键核心技术攻关新型举国体制深圳路径。瞄准产业链价值链关键环节,充分发挥龙头企业作用,整合优化科技资源配置,构建“政府主导、市场引导、央地协同、多元参与”的组织形式,努力实现更多重大颠覆式创新。聚焦集成电路、关键元器件、工业母机、基础软件等领域实施梯度攻关,突破一批前沿性、引领性、颠覆性技术。
重点围绕芯片架构等开展技术攻关,发展绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、微机电系统(MEMS)等特色工艺,发展碳化硅等化合物半导体。
围绕集成电路、5G、生物医药、新能源汽车等重点产业链,实施“链长制”、做好“链式”服务,持续推动补链、强链、延链、控链、稳链。完善供应链清单制度和系统重要性企业数据库,清单式管理高风险零部件和“卡脖子”技术。
发展出口加工制造、集成电路国际分拨、高新技术产品检测维修、生物医药保税研发等,培育对高新区坪山园区的产业配套支撑能力,服务深圳东部科技产业创新中心和东部商务集聚区建设。
实施培育先进制造业集群行动,重点发展集成电路、生物医药、新能源汽车、超高清视频、智能制造装备等先进制造业集群。创新集群治理模式,布局建设一批功能完备的产业集群创新综合服务体,构建开放协同的集群配套公共服务体系。
建设世界级新一代信息技术产业发展高地。强化集成电路设计能力,优化提升芯片制造生产线,加快推进中芯国际12英寸晶圆代工生产线建设,积极布局先进制程集成电路制造项目,增强封测、设备和材料环节配套能力,前瞻布局化合物半导体产业,高水平建设若干专业集成电路产业园区。推进5G核心技术、关键产品研制,加大应用推广力度,打造5G产业引领区。布局8K超高清显示、柔性显示等新型显示领域,加速推进激光照明和显示技术产业化,打造新型显示技术产业高地。以产业跨界融合和智能化发展为主攻方向,加快构建泛在高效安全的新一代信息网络,建设世界级电子信息产业集群承载区。
新一代信息技术:重点发展集成电路、5G、人工智能、新型显示四大产业细分领域,深化物联网发展应用,前瞻布局柔性电子、量子信息等前沿高端领域。
新材料:重点开展高端电子化学品、第三代半导体材料、功能性有机发光材料等关键材料设计与制备工艺攻关,强化高性能储能、先进节能环保等材料技术创新能力,推进生物医学材料临床应用,发展高分子材料等结构材料和功能材料,前瞻布局石墨烯、微纳米材料等领域。
人工智能:重点开展智能芯片引领发展、智能无人系统培育、计算机视觉应用拓展以及智能语音跨越发展等工程,拓展人工智能融合应用场景。
2021年深圳市政府工作报告着重点名:中芯国际芯片产线、第三代半导体等。报告提出,在建设具有全球影响力的科技和产业创新高地方面。深圳出台落实创新发展“五大行动”实施方案,制定实施基础研究十年行动计划,不断增添发展新动能。强化战略科技力量。以主阵地的作为加快大湾区综合性国家科学中心建设,加快国家第三代半导体技术创新中心、人工智能与数字经济省实验室等重大创新平台建设。推进中芯国际芯片生产线等重大产业项目建设等。
深圳市委书记亲自担任集成电路链长
近期,经济日报《深圳领跑》调研报道引发热烈反响,广东省委副书记、深圳市委书记王伟中畅谈践行习近平新时代中国特色社会主义经济思想,以深圳先行示范区的担当作为,创建社会主义现代化强国城市范例。
深圳梦发现,王伟中在专访透露了深圳城市发展战略“接下来”发展的大计划,其中有一则信息值得关注,他说,“我担任集成电路的链长”:
在应对美国无理极限打压我高技术重点企业中,我们深刻感受到,只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能牢牢掌握创新主动权、发展主动权,必须坚持自力更生、自主创新,保持战略定力,尽锐出战、久久为功,力争早日把“卡脖子”的手甩掉。
攻克关键核心技术很艰难,但再难也要持之以恒干下去。深圳坚持系统攻关,实施重点产业链“链长制”,由我担任集成电路的链长,相关市领导担任5G、智能网联汽车、生物医药、人工智能等产业的链长,全面梳理各重点产业链在共性核心技术和关键零部件上的“卡”点,聚焦底层基础技术、基础材料、基础软件、工业母机、高端芯片、医疗器械、生物育种等重点领域,系统实施重点技术攻关项目,确保产业链供应链安全。坚持集中攻关,创新技术攻关组织模式,整合科研院所、龙头企业、政府资源等力量,开展政产学研协同攻关,构建了“大兵团、长战线”的作战模式。接下来,我们将积极参与构建央地协同的关键核心技术攻关新型举国体制,支持头部企业和战略科研平台组建创新联合体,推动大中小企业融通创新,建立“需求方出题、科技界答题”新机制,不断增强自主创新“硬核”能力。>>深圳市委书记央媒权威解读!接下来,深圳将要干5件大事!件件都很“硬核”
深圳2021年重大项目名单出炉:
多个半导体产业项目上榜
5月28日,深圳发改委正式印发《深圳市2021年重大项目计划》,共有536个项目上榜。
其中包括不少集成电路相关项目:超宽幅2520mm偏光片生产线(深圳市三利谱光电科技股份有限公司);青铜剑第三代半导体产业基地(深圳青铜剑科技股份有限公司)、第三代半导体产业集群IDM项目(深圳市重大产业投资集团有限公司)、空间光调制(LCOS)芯片项目(南山研发和应用中心)(深圳市科创数字显示技术有限公司)、全球智能芯片创新中心(深圳市汇顶科技股份有限公司)、欧菲光总部研发中心(欧菲光集团股份有限公司)、第11代TFT-LCD用玻璃基板生产线建设项目(旭硝子新型电子显示玻璃(深圳)有限公司)、坪山半导体产业园(深圳同力兴实业有限公司)、新型电子元器件研发制造基地(深圳顺络电子股份有限公司)、VCSEL光芯片项目(深圳市德明利光电有限公司)、高端集成电路载板及先进封装基地(一期)(礼鼎半导体科技(深圳)有限公司)、第11代超高清新型显示器件生产线(深圳市华星光电半导体显示技术有限公司)、超大尺寸电视用偏光片产业化项目(深圳市盛波光电科技有限公司)、集成电路产业园建设(深圳市时创意电子有限公司)、类6代柔性显示屏生产线项目(深圳柔宇显示技术有限公司)、5G高性能材料射频及互联系统产业基地项目(电连技术股份有限公司)、微电子新材料产业化项目(深圳市博敏电子有限公司)等。
深圳:
坪山区第三代半导体产业集聚区
据坪山区2021年政府工作报告:加快打造集成电路和半导体产业新集群。推动先进工艺的集成电路生产线项目投产、比亚迪半导体等项目落地,开工建设青铜剑、金泰克等项目。规划建设集成电路专业园区,推进封测等关键技术研发及产业化,打造集成电路先进制造基地。规划建设鲲鹏产业示范区,力争引进一批鲲鹏产业链企业。
深圳是国内第三代半导体发展排头兵之一。2019年深圳印发的《进一步推动集成电路产业发展行动计划(2019-2023年)》中,就重点提及了第三代半导体。该政策中表明,要进行第三代半导体培育工程,加快培育第三代半导体。
为了加快第三代半导体发展步伐,深圳市已相继成第三代半导体器件重点实验室、深圳第三代半导体研究院、清华大学(深圳)研究院第三代半导体材料与器件研发中心。
深圳第三代半导体研究院于2018年3月底成立,并于当年10月正式落户深圳龙华区,是深圳市的十大基础研究机构之一,深圳市政府计划五年内投入30亿以上的资金支持。
南方科技大学在建校初期2011年左右就开始进行第三代半导体研究,在深圳市的统一规划部署下,建立了“第三代半导体重点实验室”,也成立了广东省GaN器件工程技术中心,并有总面积1200平米的专用实验超净间,以及皮米尺度上的基础和应用研究中心,可用以支持第三代半导体器件的先导研发。此外,南科大开创的《第三代半导体材料与器件》等相关课程,面向本科生与研究生开课。
2020年1月,广东省第三代半导体技术创新中心在深圳龙华区签约揭牌。广东省第三代半导体技术创新中心是以深圳第三代半导体研究院为依托,经广东省科学技术厅批复成立的省级技术创新中心。
从地理区位来看,坪山区为深圳第三代半导体产业的优先发展区域。深圳市已经在坪山设立第三代半导体(集成电路)未来产业集聚区,集聚区由位于坪山高新区西部的核心区和东北部的拓展区组成,总规划用地面积5.09平方公里。现已集聚中芯国际、基本半导体等多家集成电路和第三代半导体领域的核心企业。
在2018年,坪山专项发布了《坪山区关于促进集成电路第三代半导体产业发展若干措施》,从资金支持、信贷融资、用地保障、用房支持、落户奖励等多维度给予企业扶持。
2020年6月,深圳坪山半导体产业园项目开工。该项目计划实施“工改工”提容,将园区的企业集聚在第三代半导体上下游产业链上。
2021年1月18日,“青铜剑第三代半导体产业基地”奠基仪式在深圳坪山举行,青铜剑第三代半导体产业基地是深圳市2020年重大项目,占地8073.79平方米,总建筑面积近5万平方米,预计2022年底完工。青铜剑科技控股的基本半导体也是国内第三代半导体行业领军企业,专业从事碳化硅功率器件的研发与产业化。(深圳梦综合自坪山区政府工作报告、爱集微APP等)
>>重磅!深圳引入一芯片巨头,落户坪山!超150亿打造深圳首座12英寸厂
>>坪山2021年第一批超100亿投资项目曝光:银星生命健康科技园、5G芯片厂、幼儿园改造等项目来了!
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南山区:安谋中国落户Arm中国总部
2018年8月24日,南山区人民政府与安谋科技(中国)有限公司(Arm中国,以下简称“安谋中国”)正式签订投资合作协议,支持安谋中国在南山建设Arm中国总部、中央研究院、生态科技公司总部、应用技术研究院。
2018年11月16日,南山区政府与安谋科技(中国)有限公司宣布共建粤港澳大湾区集成电路公共创新设计平台,该平台将以公共服务平台方式运营,依托安谋中国的生态产业基地及本地研发中心,区企合作,共同打造符合中国国情的专业芯片设计服务,提高芯片设计效率,缩短芯片开发周期,有效减少整个集成电路设计行业的重复成本投入,对加快打通我市集成电路设计整条生态链、产业链具有重大意义。
>>重磅!ARM中国又一重大成果落地南山、人工智能教育又有新尝试······
光明科学城:重点发展集成电路等细分领域
在科学技术领域布局上,光明科学城重点发展信息、生命和新材料领域。其中,在信息领域,以缩小“摩尔定律时代”技术差距、加快培育自主创新生态为目标,重点发展集成电路、超级计算、网络通信、人工智能等细分领域,推进新一代信息技术突破应用、融合发展,形成安全可控、互相适配的信息技术创新体系。
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宝安区:
做强集成电路产业群
爱普特集成电路产业园项目
将填补宝安高端芯片设计行业的空白
据宝安区2021年人民政府工作报告:做强集成电路产业群。加快建设第三代半导体IDM项目。开工建设礼鼎高端载板及先进封装基地,加快立讯精密SIP项目建设,提高先进封装技术水平。做精新型显示产业群。围绕激光显示、3D显示、超高清等领域提前布局,启用大族激光新产业园,支持创维“5G+8K”产业示范园、洲明半导体产业园建设,积极规划车载电子特色产业园,推动新型显示产业迈上新台阶。
2020年6月7日下午,一场由宝安区委区政府做“媒”,重大项目和产业空间为主角的特别“相亲会”——宝安区重大项目与产业空间资源对接会(西乡专场)在湾区新技术新产品展示中心举行。
18个签约项目中16个为高端制造产业,将为西乡建设“智创新城”注入新动力。其中,爱普特微电子公司(以下简称“爱普特”)是中国唯一全国产32位处理器芯片设计企业,拥有媲美国际顶尖MCU公司的、齐全的、经过批量验证的IP库,IP库都经过千万级的芯片量产验证,是“中国半导体民族品牌”。该公司针对消费电子、智能家电及物联网等领域推出创新MCU产品,助力中国智能设计与制造产业升级发展,将全面促进宝安区集成电路产业集聚发展,重点突破核心技术,完善集成电路产业链条,建立团队开发机制,推广集成电路产业技术应用,优化空间布局,推动跨产业融合发展,全面提升深圳集成电路产业国际竞争力。下一步拟由爱普特牵头,导入下游方案公司、代理商等,利用现有旧工业厂区进行产业升级,打造集成电路产业园区。
据悉,爱普特集成电路产业园项目将填补宝安高端芯片设计行业的空白。
龙岗区:
初具集成电路产业集群,占深圳市比重近七成
坂雪岗将围绕集成电路等产业,谋划建设系列标志性平台
横岗光学智谷将重点发展半导体等产业
据龙岗区科创局透露,龙岗区内集成电路产业现状和相关扶持政策。2019年,龙岗区集成电路产业产值超900亿元,占深圳市比重近七成,在全市集成电路产业发展中承担重要角色。目前,龙岗区已初步形成以IC设计、制造、封测为核心,上下游相关电子行业为支撑,近40家企业为主体的集成电路产业格局,发展势头良好。
据龙岗区2021年政府工作报告:围绕重点产业发展方向,加大对集成电路、高端装备、生物医药、新能源汽车等重大产业项目投资力度,增强制造业发展后劲。
龙岗已确定大力实施“一芯两核多支点”发展战略。其中西核是信息数字核:打造万亿级世界电子信息集群承载区,即坂雪岗科技城。
以坂雪岗科技城为核心,向平湖、吉华、南湾等周边重点区域拓展空间;从“核心区-承载区-联动区”三圈层构建区域协同发展格局;整体统筹产业、空间、交通、品质、机制五个方面,带动区域发展能级跃升。
核心区以坂雪岗科技城为核心,承担高端研发与设计功能,打造产业创新主阵地,重点提升城市品质,增加优质配套,塑造更具竞争力的科技都市区。
承载区向平湖北部新城、吉华甘坑新镇、南湾云创小镇等周边重点区域扩围,通过片区联动发展,构建电子信息产业集群承载区,重点挖掘连片产业空间,统一战略、整体规划、系统提升。
联动区则以承载区向外围辐射,联动龙华东、光明科学城及临深片区,错位协同、高效协作,形成优势互补的区域联动格局,重点加强轨网联系,聚集广域资源。
▲高新技术孵化核心区效果图
此外,还将围绕6大重点产业(集成电路、云与计算、通信、智能终端、人工智能、智能汽车),谋划建设系列标志性平台,以重大项目和重大平台引领产业发展。预计2025年,片区ICT产值达1万亿,工业增加值3600亿元,年均增速6%。
>>龙岗宣布加快推进征地拆迁、土地整备、重大项目建设,构建“一芯两核多支点”发展格局
龙华区:建设第三代半导体创新产业园区
据龙华区2021年政府工作报告:建设数字经济先行区,实施数字经济五年倍增计划,重点打造人工智能、工业互联网、消费互联网、智能装备制造、生命健康等5个千亿级产业集群,以及区块链、新型显示、集成电路、数字文化、时尚创意等5个百亿级产业集群,力争到2025年数字经济增加值占GDP比重高于全省15个百分点。
第三代半导体技术创新中心通过科技部专家评审,引进高性能触摸屏、光电连接器、安防无人机等领域高端研发机构,省级创新载体新增28家、增长59%。
集成电路产业集群要建立行业数字化转型联合体,建设第三代半导体创新产业园区。聚焦第三代半导体等领域创建国家级创新中心,新增市级以上创新载体10家以上,国家高新技术企业总量突破2900家。
福田区:
实施头部企业“聚龙计划”,
集聚发展一批信息通信和集成电路企业
德国最大半导体公司入驻福田!
福田区2021政府工作报告:实施头部企业“聚龙计划”,以荣耀终端等龙头企业为核心,集聚发展一批信息通信和集成电路企业,在生物医药、新材料、数字经济等领域培育和引进一批“链主”企业和生态主导型企业,打造“科技+”产业集群。
创新能力持续走强,布局国际量子研究院、国家药监局药审和器审大湾区分中心等一批国家级重大科研平台,新增广东省5G中高频器件创新中心等44家重大创新载体,推出全球首款数据流AI芯片“CAISA”等重大创新成果,建成世界5G网络覆盖率最高的中心城区,成为全省唯一“国家知识产权服务业集聚发展示范区”。
培育外贸新增量,探索打造以集成电路和电子元器件为主的高货值进口商品集散中心;建设供应链专业楼宇,打造供应链企业集聚高地。加强知识产权保护,发行知识产权证券化产品,建设国际化、专业化、智能化知识产权保护中心。推出“福田英才荟3.0”,完善金融科技、集成电路、人工智能等专项人才政策,探索“产品化”“菜单式”人才政策和服务模式,创造更多营商环境“最佳实践”。
3月30日
英飞凌大中华区智能应用能力中心
在福田区正式启动!
该能力中心将为华南乃至整个大中华区的客户提供定制化的半导体应用系统解决方案,助力本土客户加速智能应用创新及应用场景的落地。英飞凌科技大中华区总裁苏华博士、英飞凌大中华区首席财务官魏惟士、福田区副区长欧阳绘宇等出席启动仪式。
2020年10月30日中国(深圳)集成电路高峰论坛上,深圳市科技创新委员会主任梁永生发布《深圳集成电路发展报告》,报告显示:2019年深圳IC产业销售收入为1327亿元,首次突破千亿大关,同比增长63.5%,整体的增长速度超过全国平均水平。
>>突发!广东出手!以深圳为核心的产业迎来三个重大机遇!未来将占广东一半!
深圳集成电路资助企业名单公示
“支持企业做大做强项目”共7家企业项目入选,包括深圳市必易微电子股份有限公司、深圳市中科蓝讯科技股份有限公司、深圳米飞泰克科技有限公司、沛顿科技(深圳)有限公司、深圳市紫光同创电子有限公司、深圳市富满电子集团股份有限公司、深圳市国微电子有限公司,资助金额合计1800万元。
“购买设计工具支持项目”共5家企业项目入选,包括国民技术股份有限公司、深圳市中科蓝讯科技股份有限公司、深圳市力合微电子股份有限公司、深圳市汇顶科技股份有限公司、比亚迪半导体有限公司,资助金额合计256.57万元。
“芯片应用推广项目”共46个项目入选,包括深圳市纳芯威科技有限公司、深圳市思远半导体有限公司、深圳市中科蓝讯科技股份有限公司、深圳市明微电子股份有限公司、深圳市紫光同创电子有限公司、深圳市汇顶科技股份有限公司、比亚迪半导体有限公司等企业项目,资助金额合计6758.25万元。
以下为芯片应用推广项目汇总表:
摩尔定律仍在发挥余热
半导体工业诞生于上世纪70年代。1965年,时任仙童半导体的工程师摩尔预言了集成电路发展的趋势,后经修正,就是大名鼎鼎的摩尔定律,即集成电路上可容纳的晶体管数量每隔18-24个月就增加一倍,性能也提升一倍。换言之,为了达到摩尔定律,在二维层面,晶体管的长宽需各缩小到原来的70%,才能让芯片面积缩小近一半。
摩尔定律下CPU、存储器、逻辑芯片的尺寸越来越小
来源:电气与电子工程师协会
50多年来,半导体产业大体沿着摩尔定律在发展,但速度已有所放缓,且已逼近硅材料的物理极限。以台积电为例,2018年4月,其实现了7纳米工艺量产,2020年三季度实现5纳米工艺量产,预计3纳米工艺将在明年下半年实现量产。有报道称,台积电2纳米工艺预计在2024年量产,1纳米工艺研发亦在推进。
来源:台积电
此外,各大厂商对工艺节点的命名也出现了分歧,不再是简单的0.7倍微缩法则。近期,IBM发布了2纳米工艺,但业界有不同声音,经过模拟测量,认为该工艺更接近3纳米。又如英特尔的10纳米芯片与台积电的7纳米芯片具有大致相等的晶体管密度。当前业界正在讨论哪种新数字或数字组合可以更好地反映进度。
值得一提的是,荷兰ASML公司的EUV光刻机可在大批量生产中提供最高分辨率的光刻技术,从而推动了摩尔定律的发展。ASML正在研制更为先进的EUV光刻机,如High-NA EUV(0.55NA),预计在明年交付,届时1.5纳米及更高工艺逻辑芯片生产将成为可能。ASML认为,未来10年,会继续在成像和覆膜性能方面出现重大创新。
来源:Semiwiki
1纳米被看作摩尔定律在工艺上的极限,业内普遍预计,摩尔定律在未来10年仍将发挥余热。
颠覆性技术会有哪些?
后摩尔时代,技术创新会变得更具挑战性。ASML认为,下一代芯片设计将包括更多奇特的材料,新的封装技术和更复杂的3D设计。半导体行业将把来自物理、化学、生物和计算机科学各个领域的工程师联系起来。这些设计将有助于生成现在甚至无法想象的消费产品。它们还将推动即将出现的下一波创新浪潮。
据了解,28纳米工艺以下各节点各厂商仍称为0.7X微缩,但闸级线宽却是约0.9X微缩,之所以摩尔定律继续有效,主要源于技术创新。如面积微缩法则,存储器芯片从2D进阶到3D。
英特尔展示其3D NAND技术
来源:英特尔
目前,采用异构堆栈的3D封装技术越来越受产业重视,英特尔、台积电、三星等一线厂商积极布局,长电科技、通富微电、华天科技这三大国内封测厂亦有技术平台。
台积电展示其3D封装技术之一
来源:台积电
随着集成电路制造工艺技术的不断发展,对端口密度、信号延迟及封装体积等提出了越来越高的要求,促进了先进封装如凸块、倒装、硅穿孔、2.5D、3D等新型封装工艺及封装形式的出现和发展。
长电科技认为,3D集成技术正在三个领域向前推进:封装级集成、晶圆级集成和硅级集成。各种类型的堆叠集成技术被用于将多个具有不同功能的芯片集中到越来越小的尺寸中。
新材料方面,第三代半导体被寄予厚望。目前,第三代半导体材料中比较成熟的有碳化硅、氮化镓等。第三代半导体材料具有高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射等特性,可以实现更好电子浓度和运动控制,特别是在苛刻条件下备受青睐,在5G、新能源汽车、消费电子、新一代显示、航空航天等领域有重要应用。(中国证券报 吴科任)
刘鹤主持会议,提到的“后摩尔时代”是什么概念?
国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议5月14日在北京召开。中共中央政治局委员、国务院副总理、国家科技体制改革和创新体系建设领导小组组长刘鹤主持会议并讲话。此次会议还专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。
那么会议中提到的“后摩尔时代”是什么概念呢?
广为人知的摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。
过去的半个多世纪,半导体行业一直遵循着摩尔定律(Moore's law)的轨迹高速的发展,如今我们的半导体制程节点已经来到了5nm,借助于EUV光刻等先进技术,正在向3nm甚至更小的节点演进,每进步1nm,都需要付出巨大的努力,单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求,半导体行业也逐步进入了后摩尔时代。
在后摩尔时代,技术路线基本按照2个不同的维度继续演进:
“More Moore”:继续延续摩尔定律的精髓,以缩小数字集成电路的尺寸为目的,同时器件优化重心兼顾性能及功耗。
“More than Moore”:芯片性能的提升不再靠单纯的堆叠晶体管,而更多地靠电路设计以及系统算法优化;同时,借助于先进封装技术,实现异质集成(heterogeneous integration),即把依靠先进工艺实现的数字芯片模块和依靠成熟工艺实现的模拟/射频等集成到一起以提升芯片性能。
通俗的说,过去的半个世纪,得益于半导体芯片产业飞速发展,在摩尔定律的驱动下,计算力一直保持着大跨度的发展。1956年,英特尔创始人戈登·摩尔提出,集成电路的集成度每两年会翻一番,后这个周期缩短到18个月,微处理器的性能每隔18个月提高1倍。
然而,硅芯片已逼近物理和经济成本上的极限,各界纷纷预测,摩尔定律在不久的将来面临失效,半导体工艺升级带来的计算性能的提升不能再像以前那么快了,每一代制程工艺的研发和成熟需要的时间将越来越长。制程发展减缓,新的替代材料和计算方式还未成熟,想要追求更高的计算力,可以从两个方向发展。
一个方向是向内,借助服务器系统架构的优化,打破数据读取瓶颈,从而提升单机计算力。当前,服务器普遍采用的是冯诺依曼架构,即计算和存储分离,而CPU的处理速度和数据的读取速度却无法匹配。纵观整个计算史,处理最缓慢的一部分就是从硬盘获取数据,很多处理性能都浪费在了等待数据到达上,数据存取问题成为目前提升计算速度的第一大难题。
另一个方向是向外,横向堆积更多的计算单元,提升数据中心的整体计算力。计算单元的堆积意味着数据中心内的服务器设备越来越多,数据中心规模越来越大,但是这又会带来功耗、散热和运维管理的挑战。根据市场调研机构Synergy Research发布的数显示,全球服务器保有量超过5万台的超大规模数据中心现在2018年超过430座,这个数量还将继续增。而且,传统的数据中心多采用分布式架构,设备间的互连网络带宽远低于板内和设备内的互连带宽,并且网络协议复杂、层次众多,协议的转换和处理占用了大量系统资源,导致业务系统扩展性受到严重限制,数据中心面临网络性能瓶颈。
原中芯国际创始人兼 CEO 张汝京曾表示“第三代半导体有一个特点,它不是摩尔定律,是后摩尔定律,它的线宽都不是很小的,设备也不是特别的贵,但是它的材料不容易做,设计上要有优势。”
中国工程院院士、浙江大学杭州国际科创中心领域首席科学家吴汉明此前就曾指出,“后摩尔时代”来临,中国IC产业面临重大机遇。
吴汉明认为,当前中国IC产业面临两大壁垒。
其一是政策壁垒,主要来自巴黎统筹委员会、瓦森纳协议的困锁,先进工艺、装备材料和设计、EDA(电子设计自动化)软件等产业链的三大环节被“卡脖子”。
其二则是产业新壁垒。产业上的难点主要体现在技术上,中国半导体行业必须尽快做强核心专利,甚至要有一些“进攻性”的专利与其抗衡。
天风证券报告指出,超越摩尔定律在后摩尔时代迎来了高潮。而超越摩尔定律相关技术发展的基本点,一是发展不依赖于特征尺寸不断微缩的特色工艺,以此扩展集成电路芯片功能。二是将不同功能的芯片和元器件组装在一起封装,实现异构集成。
中国电子科技集团公司第五十八研究所名誉所长许居衍院士曾做《从技术走向应用看后摩尔时代的创新》的演讲。
他预测:今后十年到十五年,将会有两个重要机遇。
其一,创新将会从有序创新到无序创新。
“在摩尔定律时代,未来可以预测,创新围绕应用。发展到现在,产业开始不清楚未来发展方向,机遇变化很快,新的时代会出现新的方式,因此创新将会从有序创新到无序创新。”许居衍院士解释道。
许居衍院士以存储器为例,他表示,存储产业的产值占半导体产业生产的30%左右,因此用存储器的生命曲线可以大致为半导体产业做预测。他指出,在1986年左右,是存储器发展的上升拐点,到1989年,存储产业发展速度下降越来越快,到2018年,技术再次起飞,进入后摩尔时代。
目前的技术发展按照摩尔定律作为指导已经无法进行,2016年,产业从摩尔定律指导转为自下而上的发展路线。2017年,美国国防高级研究计划局部署“后摩尔定律”电子复兴计划。同期,计算研究协会的计算社区联盟成立后摩尔定律计算任务小组。2018年,日本、欧盟等也发布了后摩尔定律相关文件以及策略。
直到2019年,我国发布“后摩尔时代新器件基础研究”重大研究计划。最近中科院正式筹建了集成电路创新研究院,以期占领后摩尔时代的制高点。
各国都认为在后摩尔定律抓住机遇很重要。因此创新思维发生变化。过去大家焦点集中供暖,自觉聚焦创新方向。现在百花齐放,自主分散破解瓶颈。
时势造英雄,无序出枭雄。摩尔定律成就了两代人的辉煌,也固化了相应的定势思维模式。后摩尔时代呈现百花齐放盛景,新一代人或将创造更大的辉煌。
其二,架构是技术走向应用的桥梁。
架构是规划,设计,构造楼房和其他物理结构的流程和其他物理结构的流程和产品。许居衍院士表示,架构创新将占领世界。未来时间,是架构创新的黄金年。
用架构和技术来划分,可以分成四类:
全新技术与架构下的基础物理探索;
基于现行硅技术探索非冯架构;
搭“摩尔”便车在冯架构下进行应用创新;
基于现行架构探索非“硅”技术。
在后摩尔时代,技术与应用将走向百花竟放的盛景,也可以分成四类:
第一类是“新兴”范式量子、生物。这类主要是基于新兴状态变化、基于新兴器件技术;
第二类是“类脑”模式模拟形态计算,即用硅技术电路系统模拟生物神经形态;
第三类是“硅-冯”范式MOSFET,即用硅的二进制编码表证事物的特征与演变;
最后一类是“类硅”模式NCFET等,即基于电荷变化进行器件技术。
关于如何把握新时代、新机遇,许居衍院士指出,首先要关注创新进程,目前器件技术正在不断创新,新兴状态器件正不断出现,同时还存在两个机遇期,一方面是AI等市场,另一方面是架构创新。
其次要守住两个理念,主战场依旧是Si-vN范式,但Si-CMOS技术以及vN计算模式将如何发展仍未可知,需要注意的是颠覆性新兴的范式,历史上的“逻辑复归”会否出现新兴基础技术?
最后是需要明白,未来世界也许会重新洗牌,许居衍院士举例表示,上世纪初最大的公司,现在已经退出50名;2000年还不存在的Alphabet,亚马逊,Facebook,腾讯和阿里巴巴则进入了前十名!今后三十年的领航者中将会包括哪些新兴公司?(来源:经济学家圈)
来源:深圳梦(微信号ID:SZeverything)综合互联网思想
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