摩爾定律與中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)系分析

莫大康

【摘 要】摩爾定律，在半導(dǎo)體業(yè)中人人皆知，然而它與中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展有什么關(guān)系？恐怕一時難以馬上回答。如何看待摩爾定律，站在不同立場可能有不同的解釋。現(xiàn)階段定律即將止步的討論，可能會更加引發(fā)業(yè)界的深刻興趣。

【關(guān)鍵詞】摩爾定律；中國半導(dǎo)體；產(chǎn)業(yè)發(fā)展

中圖分類號： F426.63 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）17-0003-001

Analysis of the Relationship between Moore's Law and China's Semiconductor Industry

MO Da-kang

（School of information and electronic engineering，Zhejiang University，Hangzhou Zhejiang 310027，China）

【Abstract】Moore，all the world knows it in the semiconductor industry.But what is the relationship between it and the Chinese semiconductor industry development？ I'm afraid it's too hard to answer right away.Different interpretations of Moore's law may have different interpretations.The discussion that law is about to stop at this stage may lead to further interest in the industry.

【Key words】Moore's law；Chinese semiconductor；Industry development

1 定律的光環(huán)

定律尤如一盞明燈，讓企業(yè)義無反顧的去信奉它，追隨它。因為定律孕育著一個十分強大的經(jīng)濟規(guī)律。在每兩年內(nèi)如果您的企業(yè)跟不上定律的步伐，不能前進至下一個工藝制程節(jié)點，就可能被淘汰出局。所以眾多企業(yè)為了生存，爭取前位，而不惜投資跟蹤。

因此定律實際上是一種自我激勵的機制。在較長一段時間內(nèi)，眾多fabless都愿意迅速采用下一代先進的工藝制程，推動產(chǎn)業(yè)的進步，這就是定律的魔法所在。比較典型的如在蘋果手機中，己從A4進步到A10處理器，一顆16納米制程采用FanOut封裝的芯片，在臺積電加工。

顯然，市場經(jīng)濟是理性的，在工藝制程進入到28納米之后，由于工藝研發(fā)與設(shè)計費用的高聳，逼迫許多頂級的IDM廠要作出決斷，包括如NXP，F(xiàn)reescale，STMicron等公開聲言，它們執(zhí)行輕晶園廠策略（fab-lite），意即不再跟蹤定律，而開始擁護代工，導(dǎo)致全球代工如日中天的火紅增長。

摩爾定律是什么？有人理解它是”大者恒大”，這樣的觀點具有普遍性。因為近50年來的實踐，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的分化日趨激烈，然而”大者恒大”，是不變的規(guī)律。如典型的存儲器業(yè)中，從幾十家到現(xiàn)在只剩下DRAM的三家及NAND的四個組合，未來中國欲加入，業(yè)界正密切關(guān)注最后的結(jié)局。又如半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)中，之前全球也是幾十個廠家經(jīng)過殘酷的競爭，如今每個設(shè)備類別中幾乎只剩下約二家。

2 中國半導(dǎo)體業(yè)跟不上定律的節(jié)奏

眾所周知，中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展與全球先進地區(qū)之間存在很大差距，是不同步的，據(jù)估計在芯片制造業(yè)中至少落后兩個先進工藝節(jié)點制程。

近期見到臺積電公布它的10納米及7納米先進制程進度，如10納米于2016年上半年試產(chǎn)，開始量產(chǎn)時間為2016年第四季，地點為中科12英寸晶園廠Fab15的第5至第7期，主要客戶及產(chǎn)品為蘋果A11應(yīng)用處理器，高通ARM架構(gòu)的HPC處理器，聯(lián)發(fā)科HelioX30手機處理器及海思Kirin手機處理器與網(wǎng)絡(luò)處理器。而它的7納米，試產(chǎn)時間2017年上半年，量產(chǎn)時間為2018年第1季。地點與10納米相同，主要客戶為Xilinx的FPGA及Nvidia的新一代Volta繪圖芯片（GPU）。

分析其中的原因是復(fù)雜及多方面的，肯定有西方主導(dǎo)的瓦圣納條約的技術(shù)封鎖問題，也有產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于不同的階段。如中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展尚處在需要國家資金來推動的初級階段，而不是完全市場化。因此當對手們在你追我趕的發(fā)展階段，而中國半導(dǎo)體業(yè)尚需要國家資金的哺育。所以正如有些專家所言，中國的芯片制造企業(yè)是死不了，也不太可能趕上快的節(jié)奏。

3 定律轉(zhuǎn)型中國尚有機會

未來摩爾定律實際上向三個方面發(fā)展，第一，繼續(xù)走尺寸縮小道路，可以預(yù)計大約還有2-3個節(jié)點，至5納米左右，定律接近物理極限。目前推動尺寸縮小主要是高性能計算市場的需求。第二，是異質(zhì)集成，如人工智能與物聯(lián)網(wǎng)等需求，它的目的是把不同工藝的產(chǎn)品，包括RF，MEMS，Sensor，image等，采用SiP，2.5D，3D封裝工藝集成一體。因此主要是采用成熟制程工藝。由于定律剛開始轉(zhuǎn)型，如英特爾，臺積電，包括中芯國際等己經(jīng)開始跨入后道封裝工藝，似乎表明中國尚存機會。而第三方面主要尋求新的材料及晶體管架構(gòu)，目前尚偏重于基礎(chǔ)研究階段。

4 讓摩爾定律光環(huán)照亮中國半導(dǎo)體業(yè)

盡管集成電路尺寸縮小的道路己難深入下去，眾多芯片制造廠商面臨轉(zhuǎn)型，實際上其中有一條道路要跨界進入封裝業(yè)。可以相信前方的路也十分不易，成本下降是個永恒課題。看似此次中國半導(dǎo)體制造業(yè)幾乎能站在同一起跑線上，然而由于眾多原因的束縛，也未必一定能有勝算。

目前的態(tài)勢依然十分嚴峻，首先悲觀論調(diào)是無益的，但是盲目樂觀也不可取。要相信中國半導(dǎo)體業(yè)一定能進步，然而依據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律，科學的態(tài)度，試圖在短時間內(nèi)會發(fā)生突變的可能性也不會存在，一定是循序前進，對于中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展（下轉(zhuǎn)第19頁）（上接第3頁）能夠少些大的波動己是相當?shù)牟诲e。

摩爾定律是一個普適的發(fā)展規(guī)則，它在計算機業(yè)中有人認為每兩年計算能力會增加一倍等。盡管中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展在現(xiàn)階段尚無法跟上定律的節(jié)奏，暫時出現(xiàn)差距是完全正常。要改變此等被動的局面，可能非一日之功，其中關(guān)鍵在于迅速實現(xiàn)“兩化”，向市場化加非國有化過渡，兩者相輔相成，缺一不可。在現(xiàn)階段要盡可能的減少非市場化因素的干擾，尤其是要讓骨干企業(yè)的信心迅速提升。

顯然，定律的光環(huán)對于中國半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展僅僅是外部因素，要跟上定律的節(jié)奏，需要扎實的努力，相信“一份耕耘，會有一份收獲”。

摩爾定律的光環(huán)一定會照亮中國半導(dǎo)體業(yè)的迅速進步。endprint