摘要:随着摩尔定律的推进越来越困难,整个半导体产业也在努力的探寻“超越摩尔”的道路。值得注意的是,在今年7月24日,美国国防部高级研究计划局(DARPA)宣布未来5年投入15亿美元重振芯片产业,实现超越摩尔。在9月19日召开的“2018中国芯片发展高峰论坛”会上,中国科学院原秘书长侯自强先生对此也发表了自己的看法。

随着摩尔定律的推进越来越困难,整个半导体产业也在努力的探寻“超越摩尔”的道路。值得注意的是,在今年7月24日,美国国防部高级研究计划局(DARPA)宣布未来5年投入15亿美元重振芯片产业。同时还公布了一项总额7500万美元的计划,旨在通过提升包括碳纳米管在内的新材料和新设计的基础研究,重振芯片产业,实现“超越摩尔”。
在9月19日召开的“2018中国芯片发展高峰论坛”会上,中国科学院原秘书长侯自强先生对此也发表了自己的看法。

后摩尔时代中国半导体产业的机遇与挑战!-芯智讯

中国科学院原秘书长侯自强发言现场实录:

大家上午好!我想借这个机会,讲一下最近在全球芯片产业发展值得我们注意新的趋势,大家知道摩尔定律到我们今天走到今天遇到了障碍,因此再往下怎么发展,成为业界关注的问题,为此美国国防战略研究所启动了一个计划,叫做“电子复兴计划”,主要目的就是应对摩尔定律的挑战。 摩尔定律讲的是每18个月晶体管密度要增加1倍,但是现在已经快到极限了,但是在摩尔定律这个论文的第三页,还提出一些新的发展方法。

因此在美国电子复兴计划,也叫摩尔定律第三页投资,摩尔定律讲的是每18个月密度增加一番,那么我们在平面上,能不能往上面走呢?同样可以增加密度,但是并不需要再减小线宽。今天的挑战绝不仅如此,前不久电子复兴计划正式全部启动,很多的美国公司参与,包括今天来参加活动的英特尔等几家公司也都是成员。

在这个专家会上,有一位官员的讲话中就有提到,目前美国在集成电路发展方面,面对的最大的竞争对手就是中国,但是他认为中国目前还是基本上是扩大产能,提高技术,由14纳米在往下做,但是他也提出,要换一个思路,就是我们今天讲的新的发展趋势。

第一件事就是我们要做三维,不仅仅是储存器三维了,而是把处理器、储存器、传感器一起做三维,我们现在是分别做,再用三维封装。但是下一步是在线上系统,单片上做出储存器、处理器和传感器,在同一个芯片上面。这项技术前不久斯坦福和MID取得了一个突破,就是把图象传感器、碳纳米管的处理器和储存器,做在一个芯片上,而通过硅铜孔,传感器的像素直接通下来到储存器,下面到处理器。其结果可以跟大家简单说,由于这项突破,有一个指标,在三维片上系统方面,希望在2022年的时候实现,采用90纳米的工艺做三维片上系统,做深度学习的时候,它的性能比7纳米的平面SOC要提高50倍。包括它的能效和它的性能。

这件事情对于业界是一个非常强的冲击,如果我们还按老路走,那么4年之后,美国已经拐了弯了,我们就要撞墙了。刚才赵董事长也讲过,我们发展集成电路,绝对不可以低水平的重复,一哄而上,我们要有长远的布局,要看得远,发展趋势要有充分的预计,这是做三维的SOC。

第二件事,要做到这一点,就要有集成电路的设计工具。电子复兴计划所制定的,用人工智能的自动设计系统,要求是芯片设计、封装设计和印制板设计全部由机器自动完成,在24小时内完成芯片封装到印制电路板的设计,目前我们的周期是要几个月甚至要一年以上才能完成。

第三件事,我们知道今天限制计算速度和能效最大限制不在CPU本身,而是在于CPU和储存器之间的数据传输,能耗和延时都在这个里面发生,如果我用三维封装,把储存器背在处理器的背上直接通下来,这样就能大大提高效率,所以以后我们做的是线上系统,而不是目前的处理器和储存器分别,目前我们是储存器发展储存器,处理器发展处理器,这两个结成系统,再用软件来做。

所以今后的芯片可能就不再是原来那个形态,而且各个领域很可能会发展出所需要的专门SOC,而这些个SOC呢,可以用高级语言的软件,在运行的时候改变配置,改变功能,这样整个生态都会发生根本颠覆性的变化。

目前我们国内大部分还是,无论怎么提高性能,增么减少线宽,我怎么设计,基本上都是重复。还有就是简单的扩充产能。如果我们不看到这个趋势,五年之后,我们发展不是赶得更近了,而是差得更远了,这对我们来讲是一个挑战,同样也是一个机遇。为什么说是机遇,就是由于线宽等等限制产生的技术水平和实际的差距,在SOC就改变了,大家是在同一起跑线上起跑,所以也带来了某种机会,我想借这个机会呼吁,我们在集成电路产业界,目前面临技术快速发展更新的时候,要能够看得更远,能够迎潮流而上,谢谢大家!

编辑:芯智讯-浪客剑