后摩尔时代来临 集成电路还有哪些“潜在颠覆性技术”？

5月14日，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在北京召开。会议讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。

“后摩尔时代”是指集成电路产业的哪一阶段？其对产业一直以来奉行的“摩尔定律”的颠覆，所带来的新技术又有哪些？

摩尔定律先发优势或不再受用 后发者弯道超车机会已现

据了解，“摩尔定律”是IC行业所遵循的规律，指价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目每隔18-24个月便会增加一倍，器件性能亦提升一倍。然而相关数据显示，近年来晶体管数目增加逐步放缓，半导体行业更新迭代速度减慢。

先进工艺驱动芯片持续微缩的同时也导致了所需成本指数级增长、开发周期拉长，从28nm推进到5nm时成本已翻了十倍有余，开发周期拉长到18-36个月。且越来越高的集成度需要庞大的团队软硬件无缝协同开发，有可能进一步拉低芯片良率，盈利风险愈发明显。

从28nm推进到20nm节点，单个晶体管成本不降反升，性能提升也逐渐趋缓，这标志着后摩尔时代来临。为此需要去寻找新的技术去支撑芯片继续前进，意味着摩尔定律形成的多年先发优势或不再受用，后发者若能提前识别并做出前瞻性布局，完全存在换道超车的可能性。

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。

“颠覆性技术”有哪些？

天风证券分析师潘暕4月18日报告指出，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。

在此基础上，潘暕认为先进封装技术大有可为。其中，系统级封装（SiP）代表半导体业的发展方向之一，相比SoC，SiP系统集成度高，但研发周期反而短，且能减少芯片的重复封装，降低布局与排线难度，缩短研发周期。

同时采用芯片堆叠的3DSiP 封装，能降低PCB板的使用量，节省内部空间。

华金证券分析师胡慧3月3日报告同样认为，先进封装是后摩尔时代的必然选择，将会重新定义封装在半导体产业链中的地位，封装环节对芯片性能的影响将会提高。

另据Yole的数据，2019年全球先进封装市场规模为290亿美元，预计到2025年达到420亿美元，年均复合增速约6.6%，高于整体封装市场4%的增速和传统封装市场1.9%的增速。

先进封装技术外，潘暕认为，Chiplet（小芯片/芯片粒/裸芯片）模式同样也有望带来产业链环节颠覆式改变。

后者将大尺寸的多核心的设计分散到较小的小芯片，更能满足现今高效能运算处理器的需求；而弹性的设计方式不仅提升灵活性，也能有更好的良率及节省成本优势，并减少芯片设计时程，加速芯片上市的时间。

潘暕认为，如今芯片行业面临百年未有之大变局，换道超车使用先进封装技术大有可为。建议关注国内已在先进封装领域有长足发展，核心技术与国际领先企业并跑，同时对未来有长期战略布局的龙头封装企业。

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