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    台积电:摩尔定律仍可向前推进,半导体产业发展需要哪些技术革新?

    作者:MS时间:2019-06-24来源:电子产品世界收藏

        技术和创新正在引发新一轮的产业变革。当前全球集成电路产业正处于技术变革时期,推进速度已经大幅放缓,集成电路技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变。 2019年世界半导体大会高峰论?#25104;希?a class="contentlabel" href="http://www.9113521.com/news/listbylabel/label/台积电">台积电(南京)有限公司总经理罗镇球在其“发展趋势”的主题演讲中指出。

    本文引用地址:http://www.9113521.com/article/201906/401850.htm

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    (南京)有限公司总经理罗镇球

    现阶段,无论是电脑、手机还是其他终端都需要人发出指令的。罗镇球认为,未来这些设备或者机器之间是可以互相沟通、互相?#36718;?#20196;并服务于用户的,而这就是所谓的万物互联。毋庸置疑,半导体是IT行业的最主要驱动因素之一,半导体应用?#20013;?#22686;加,社会对半导体技术的期待与日俱增。

    对于的发展,罗镇球表示,通过工?#32617;?#25345;推进向前、通过立体封装推进向前、通过硬件和软件结合提升能效比。

    EUV助力光刻技术突破桎梏

    在工艺的微缩演进过?#35752;校珽UV技术(远紫外线光刻技术)功不可没。光刻机的技术的难易主要观察其波长,波长越短技术难度越高,意味着其精度也就越好。

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    如上图,每一格表示10倍关系,台积电先后进入248、193纳米的光刻机阶段。193纳米的光刻机兼容?#36234;?#20026;强大,兼容40nm至7nm所有规格,目前7nm工艺芯片台积电已经做到批?#21487;?#20135;,依旧采用40nm的40光刻机。

    从未来发展角度看,193纳米的光刻机波长是193,而EUV的波长是13.5纳米,这也就意味着未来有关EUV的桎梏已经突破。在未来,光刻突破的过程已经不再是难题。

    新材料是下一步努力方向

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    材料方面,晶体管结构由平坦式变为立体式,目前台积电正着手研发一款更好的晶体管结构。另外,新型的二维材料具有很多传统材料所不具备的独特的光电性能,特别是其卓越的非线性光学特性在构筑高性能、新功能光电子器件方面已经展示?#21496;?#22823;的潜力。有关二维材料一般是三维立体结构,二维材料的轻薄意味着它的场效应越来越好、高度越来越低,这也预示了工艺方面可以做进一步的微缩。新材料是台积电下一步的努力方向,加之台积电目前拥有的晶体管架构“增幅?#20445;?#20063;助力了半导体技术的?#20013;?#21457;展和推进。

    IC集成度提高剑指设计革新

    台积电不仅致力于存储器与CPU的结合,还会把各种不同功能的IC做异质性结合,包含微机电、射频等等。台积电未来发展趋势在于针对不同的应用场景,对不同芯片做异构集成(以封装的方式集成)。

    IC设?#21697;?#38754;,现阶段一般利用硅片与硅片连线,而将来会有一定的革新,具体如:打穿VF,下一列向上穿,以取代铜箔基板的连接;或是6纳米连线,VF对VF直接连接。距离的缩短,意味着面积的缩小。

    在开始设计IC时,采用将IC的设计划分成块的设?#21697;?#26696;,便于将来更好的堆叠。I设计成一部分,逻辑设计成一部分,微机电设计成一部分,分别设计好后将各个部分串接。由于这种变化的过程,设计公司也需要在设计概念上做一些调整和改变。设计过?#35752;校?#38656;要重新考虑在封装时拉线的距离,这样更有利于面积的缩小。

    提高能效需软硬件同步

    台积电针对提高能效比方面,实施了GPU专门处理绘图的相应措施,其不仅提高了能效比,还可针对不同应用开辟新的IC,以专门处理事件。有关未来发展,专用的DSP或CPU无法处理的事件,或可使用软件重构,硬件被软件重构后可执行不同的特殊应用,?#28304;?#26469;实现软?#27493;?#21512;,从而使能效进一步提升。台积电目标是能够比传统通用CPU能效比提升1000倍。

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    关于未来的应用场景未来的趋势是,由于场景需求,依旧需要CPU、DSP。程序完成后,编译器会对硬件的架构进行考虑分析。在执行程序时候,会重新构建编辑结构,?#28304;?#26469;应对特殊应用场景。所有的功能在同一个应用场景中,经由软语言与编译器来优化、共享、使用加速器。

    小结

    晶体管的部分,台积电会继续顺应摩尔定律向前发展,依托新材料,新架构,?#20013;?#21521;前推进。关于3D封装,台积电使用?#20013;?#22534;叠的方法,使面积变小。设?#21697;?#38754;得革新,助力IC集成度的体高。另外,软件与硬件结合的方式,可以充分提高设备在使用的场景时的能效。



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