“后摩尔时代”,集成电路产业去向何方?
发布时间:2019-05-27 报送来源:上海科技 上观新闻

集成电路上可容纳的元器件的数量每隔18至24个月就会增加一倍,性能也将提升一倍——这一1965年被提出的摩尔定律,耳熟能详。然而,近几年的数据显示,由于架构、材料等多种因素限制,增速正在不断降低,趋向瓶颈。

进入“后摩尔时代”,集成电路产业去向何方?5月26日,浦江创新论坛的“未来(科学)论坛”中,新一代集成电路技术成为热议话题。

1元集成电路产值至少可带动100元电子产品

“去年是集成电路发明60周年,经过60年的发展,它已经成为了非常重要的产业,”中国科学院微电子所刘明院士说。

给出一张图,绘出过去30年全球半导体产业概况:从1987到2017年,年均增长率在9%以上,这是一个相当可观的数据。从2010—2018年,全球集成电路产业增速放缓的,到了2018年,又有点特殊,较2017年有13.7%的增长。仔细分析原因可以发现,这个增长并不是因为有了新的应用场景,更重要的是因为存储器涨价原因导致了繁荣。

到如今,集成电路不仅仅是一个普通的庞大产业,它也是现今整个信息化硬件的基础,具有非常特殊的地位。

对于“后摩尔时代”的到来,刘明院士说,其实集成电路的发展一直是应用驱动,每一次大的跳跃都伴随着一个重要的应用领域的出现。比如PC机的出现,英特尔的微处理器导致了一代PC机广泛应用。智能手机的出现,通信带动了集成电路的发展。接下来,什么将是集成电路的驱动力呢?他认为,一定还是应用——未来新型计算和物联网将会成为集成电路发展的驱动力。未来的技术将更加多元化,新材料、新架构、新工艺,新的技术都会出来。

集成电路技术发展,尺寸按比例缩小,这个按比例缩小不仅仅只是单纯缩小,而是意味着如何实现更小尺寸的加工,如何在功耗、性能之间互相找到平衡点,无论是新材料、新结构都起到了很大的作用。“我个人理解,一定是性能、功耗、成本三个因素决定了最终尺寸缩小会终结在哪个技术节点,其他的都不是重要因素,”刘明院士说,“后摩尔时代”,新器件和三维集成将对集成电路技术的格局产生颠覆性影响,也带来了自主创新的良好机遇。他特别强调,“我再次声明一下,我们一定要夯实前面的基础,如果不夯实前面的基础,再有创新也不能转化成生产的效率。”

能否在可重构芯片上占得先机?

“大家已经相信应该要转折了,绝大部分都同意,”中国电子科技集团第58研究所名誉所长许居衍院士说,“但是现在至少在工业界、产业界,还不敢也不愿意把主要精力放在转折上,转折到颠覆性的现有替代技术。要关注转折,现在最保险的转折,就在现行的技术范围内看看有哪些可以转折的。”

他认为,正在发展的物联网,希望能够将数据转化为智慧,结合知识和人类的经验。然而,由于当下人工智能的算法已经到了天花板,不少应用场景无法实现。大家提出人工智能技术,必须进入第三代的。然而,现有集成电路等硬件基础上,算力远远不能满足要求,缺口很大。按照摩尔定律,要20年才翻一番。可是算力的需求希望今年就能翻一番,摩尔定律即使是还在作用,不能满足现在的要求。

“继续拓展的方向,一是拓展现行的技术范式,二是探索新型的技术方式,”许居衍院士说,搞可重构芯片,是路径之一。

据了解,现在中国已有可重构芯片初创企业。他建议,长三角能不能在异构、专用计算架构和可重构上做一点工作,以占得先机。