9月3日消息,今天,全球IC企業(yè)家大會(huì)暨第十七屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體博覽會(huì)在上海開(kāi)幕。在上午的開(kāi)幕式上,中芯國(guó)際董事長(zhǎng)周子學(xué)、中科院院士許寧生、中芯國(guó)際聯(lián)席CEO趙海軍、清華大學(xué)微電子所所長(zhǎng)魏少軍等產(chǎn)學(xué)界代表進(jìn)行內(nèi)容分享。
這是集齊中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)(Integrated Circuit 集成電路)的一場(chǎng)盛會(huì),產(chǎn)學(xué)界半導(dǎo)體大咖同場(chǎng)探討產(chǎn)業(yè)發(fā)展大計(jì),展示最新發(fā)展技術(shù)和產(chǎn)品成果,上演思想的交鋒。
許寧生院士暢談圍繞邏輯芯片、存儲(chǔ)器技術(shù)和變革性新技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新趨勢(shì),為IC產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展模式提供參考。
趙海軍分享晶圓代工產(chǎn)業(yè)心得,放言晶圓代工必做前二名,第三名就開(kāi)始賠錢。
魏少軍則分析國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)產(chǎn)業(yè)三業(yè)分離的現(xiàn)狀,直言IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理之處,同時(shí)也對(duì)未來(lái)一些可觀前景進(jìn)行展望。
中科院院士許寧生:IC產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)的三大創(chuàng)新趨勢(shì)
對(duì)此,中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)許寧生,介紹當(dāng)前IC產(chǎn)業(yè)的三個(gè)共性技術(shù)趨勢(shì),并探討了一些可能為將來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)帶來(lái)價(jià)值的前沿共性技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展模式。
1、邏輯芯片追逐3-5nm工藝節(jié)點(diǎn)
邏輯芯片技術(shù),環(huán)柵晶體管(GAA)技術(shù)將是3-5nm等先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)首選技術(shù)。
7nm工藝節(jié)點(diǎn)時(shí),F(xiàn)inFET器件性能開(kāi)始變差,GAA晶體管將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
有納米線GAA和納米片GAA兩種類型的GAA技術(shù),前者用納米線作為溝道,后者用片狀材料作為溝道。
挑戰(zhàn)2nm及更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)的可選方案之一,是垂直納米線環(huán)柵晶體管(VGAA)技術(shù),它將源、漏、柵極堆疊,可有效增大柵極接觸面積,VGAA除了邏輯芯片本身外,還會(huì)有更多應(yīng)用領(lǐng)域。
2、存儲(chǔ)器技術(shù)不斷升級(jí)
動(dòng)態(tài)隨機(jī)儲(chǔ)存器(DRAM)、內(nèi)存等存儲(chǔ)器技術(shù)不斷升級(jí),半浮柵晶體管、阻變存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器研究活躍。
1T-1C DRAM技術(shù)面臨電容瓶頸,無(wú)電容DRAM技術(shù)將是未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)。
DRAM芯片是銷售量和銷售額最大的單一集成電路產(chǎn)品,用于電腦、手機(jī)等的內(nèi)存,2018年全球DRAM銷售約1000億美元,多年來(lái)技術(shù)一直徘徊在17nm技術(shù)節(jié)點(diǎn),遇到了電容瓶頸。
其解決方案是半浮柵晶體管的無(wú)電容DRAM技術(shù),它巧妙地通過(guò)一個(gè)隧穿二極管(TFET)把浮柵和漏極連起來(lái),用隧穿二極管控制對(duì)浮柵進(jìn)行充放電,從而構(gòu)成了一個(gè)全新原理的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元,未來(lái)有潛力代替DRAM。
許寧生談到非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的幾個(gè)趨勢(shì)。
阻變存儲(chǔ)器(RRAM)多比特計(jì)算能力強(qiáng),數(shù)據(jù)處理速度快,器件尺寸縮小能力強(qiáng),操作電壓小、電流小,可應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算存儲(chǔ)一體化,以極低功耗提升AI算力。
相變存儲(chǔ)器(PcRAM)擁有小于1ns的超快速度,具有高速擦寫、良好的耐受性和魯棒性,其相變陣列可實(shí)現(xiàn)擬態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算,助力AI大規(guī)模矩陣計(jì)算算力提升。
3、變革性新技術(shù)發(fā)展迅速
另外,許寧生還看到一些可能產(chǎn)生變革性的新技術(shù)。他表示二維原子晶體材料及器件還沒(méi)有達(dá)到碳納米管那樣的地步,但也發(fā)展迅速。
二維原子晶體材料及器件有高載流子遷移率、豐富電學(xué)性能和能帶結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),在柵長(zhǎng)尺寸為1nm的條件下仍能正常工作,應(yīng)用前景廣闊。
復(fù)旦大學(xué)提出基于二維原子晶體的新機(jī)制存算一體雙溝道單晶體管器件,在單晶體管上可實(shí)現(xiàn)與、或功能,面積相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少50%。
基于二維原子晶體的范德華雙極晶體管,比傳統(tǒng)硅基雙極型晶體管功耗更低。
中芯國(guó)際趙海軍:今年是半導(dǎo)體“小年”,晶圓代工必做前兩名
中芯國(guó)際集成電路制造有限公司聯(lián)席CEO 趙海軍分享了晶圓代工產(chǎn)業(yè)的一些心得。
趙海軍表示,集成電路產(chǎn)業(yè)具有周期性,一是整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中每四五年有一次周期,二是每一年都有周期。
因?yàn)楝F(xiàn)在它的驅(qū)動(dòng)是手機(jī)行業(yè),手機(jī)并不是每個(gè)月都有新型號(hào),而是4月份一次、11月份一次,所以半導(dǎo)體是每年Q2、Q3季度最熱,Q1最冷。
今年預(yù)計(jì)是全球半導(dǎo)體行業(yè)的“小年”,主要原因有三個(gè):
- 去年存儲(chǔ)器價(jià)格增長(zhǎng)過(guò)高,現(xiàn)在價(jià)格在回落,回到比較合理的價(jià)位。
- 今年大家都熱切等待著5G、AI的出現(xiàn),很多市場(chǎng)都不投入新的產(chǎn)品,因?yàn)榻衲晖度刖褪且粋€(gè)過(guò)渡期。
- 國(guó)際貿(mào)易波動(dòng)的影響,大家急著轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)鏈,這些都對(duì)我們行業(yè)產(chǎn)生了影響,但中國(guó)的情況可能與全球的情況有所不同。
集成電路代工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以手機(jī)驅(qū)動(dòng)。
- 高性能計(jì)算(HPC)推動(dòng)一年一節(jié)點(diǎn),這需要成功的研發(fā)方法、不變的FinFET架構(gòu)、設(shè)備與材料的配合。
- 市場(chǎng)應(yīng)用生態(tài)發(fā)生變化,最大驅(qū)動(dòng)器是照相機(jī)eCam,手機(jī)照相機(jī)驅(qū)動(dòng)至少三代FinFET發(fā)展,接下來(lái)5G會(huì)是巨大數(shù)據(jù)流,手機(jī)會(huì)變成數(shù)據(jù)處理中心。
- EUV 5nm箭在弦上,3nm指日可待。
- 18寸無(wú)法打造一年一代的生態(tài),現(xiàn)在技術(shù)解決不了。
趙海軍表示,IC代工產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)可從技術(shù)、生態(tài)、平臺(tái)來(lái)看。
摩爾定律紅利推動(dòng)工藝節(jié)點(diǎn),產(chǎn)品市場(chǎng)細(xì)致分化推動(dòng)生態(tài)和平臺(tái)。
市場(chǎng)生態(tài)方面,HPC、射頻低功耗、高壓與觸控驅(qū)動(dòng)、智能卡與嵌入式處理器、功率與模擬、圖形傳感器、專用存儲(chǔ)器,八個(gè)應(yīng)用板塊形成從高到低全面覆蓋。
談到未來(lái)發(fā)展的兩個(gè)動(dòng)力,趙海軍表示,一是先進(jìn)工藝方面,摩爾紅利(摩爾定律的紅利)還在,用戶用同樣的錢能買到更好性能的產(chǎn)品,如果技術(shù)方面可以實(shí)現(xiàn),摩爾紅利一直能持續(xù)到1nm節(jié)點(diǎn);二是產(chǎn)品市場(chǎng)的細(xì)致分化,設(shè)計(jì)和制造融在一起,去抓存量增量。
趙海軍表示,最后真正的成功在于堅(jiān)守+商業(yè)模式。
中芯國(guó)際走過(guò)了過(guò)去19年的歷程,存儲(chǔ)器廠做了一年半以后廢掉,因?yàn)樗冗M(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)出現(xiàn)了,舊廠沒(méi)有用了。
2011年以后,中芯國(guó)際的技術(shù)走向成熟,自己也能做出PDK、IP,使得中國(guó)的設(shè)計(jì)公司也可以來(lái)做。
大家相信中國(guó)的IC一定出現(xiàn)野蠻的生長(zhǎng)時(shí)期,做的辦法就是“面多
了加水,水多了加面”是誤打誤撞的。
國(guó)內(nèi)的代工廠有四個(gè)選擇:做領(lǐng)導(dǎo)者,做變革者,做跟隨者或者利基者,國(guó)內(nèi)基本選擇的都是做快速的跟隨者。
實(shí)現(xiàn)的方式是爭(zhēng)取做大客戶、大平臺(tái)、大幾率事件的第二供應(yīng)商,做成以后再實(shí)現(xiàn)在細(xì)分市場(chǎng)做第一供應(yīng)商。戰(zhàn)略跟隨的方法就是產(chǎn)能、低價(jià)、高質(zhì)、快速。
中國(guó)是全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng),今年大約占45%-47%。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了這么大的需求量,但國(guó)內(nèi)已經(jīng)有的供給還是非常小的。
未來(lái)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)成長(zhǎng)的主要應(yīng)用產(chǎn)品類型有移動(dòng)通訊、云計(jì)算/大數(shù)據(jù)、智能物聯(lián)和汽車電子。
14nm及以下先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)為代工制造企業(yè)創(chuàng)造30%以上的營(yíng)收貢獻(xiàn),成為主要驅(qū)動(dòng)力。
而先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)小眾、VIP會(huì)員定制的發(fā)展趨勢(shì),HPC摩爾定律紅利驅(qū)動(dòng)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)一年一代,盈利窗口只有兩年。
趙海軍也提到,格羅方德退出(先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng))不是因?yàn)闆](méi)有錢,最重要的是既要準(zhǔn)時(shí)交付,更要客戶綁定,形成可持續(xù)推進(jìn)。
最后,趙海軍說(shuō),晶圓代工廠要做細(xì)分市場(chǎng)前兩名,第一名掙大錢,第二名基本不掙錢,第三名就會(huì)賠錢。
清華魏少軍:正視國(guó)內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)題
中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、清華大學(xué)微電子所所長(zhǎng)魏少軍談到中國(guó)IC設(shè)計(jì)、制造、封裝三業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,也談及一些美好前景。
據(jù)悉,2018年中國(guó)進(jìn)口集成電路4176億塊,價(jià)值3121億美元;出口集成電路2171億塊,價(jià)值846億美元,由此產(chǎn)生的貿(mào)易逆差創(chuàng)下歷史新高,達(dá)到2275億美元。
魏少軍說(shuō),全球每生產(chǎn)3塊IC,就有2塊進(jìn)入中國(guó)來(lái)。中國(guó)是全球電子產(chǎn)品工廠,進(jìn)口這么多IC非常正常。
中國(guó)設(shè)計(jì)、制造、封裝三業(yè)分離,去年設(shè)計(jì)達(dá)為2519.3億元,增速達(dá)21.5%;封測(cè)業(yè)銷售額首次超過(guò)2000億元,不過(guò)增速回落到20%內(nèi);制造業(yè)達(dá)1818.2億元人民幣,增速為三業(yè)最高,達(dá)25.6%。三業(yè)銷售額均超過(guò)2000億元指日可待。
中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)銷售統(tǒng)計(jì)近乎100%由半導(dǎo)體本土企業(yè)貢獻(xiàn)。
中國(guó)IC制造業(yè)銷售統(tǒng)計(jì)中,預(yù)計(jì)約50%由外資和臺(tái)資在大陸的企業(yè)貢獻(xiàn)。
中國(guó)IC封測(cè)業(yè)銷售統(tǒng)計(jì)中,預(yù)計(jì)約30%由外資和臺(tái)資在大陸的企業(yè)貢獻(xiàn)。
魏少軍認(rèn)為,進(jìn)口多不是壞事,能保證進(jìn)口的安全就可以理解。
另外,據(jù)他介紹,國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)業(yè)分布不理想,通信占銷售41%,消費(fèi)電子本應(yīng)跑的更高,但實(shí)際沒(méi)有如此。
魏少軍表示,國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,資源錯(cuò)配導(dǎo)致“兩頭在外”,芯片制造業(yè)主要為海外客戶加工,封測(cè)業(yè)主要為海外客戶服務(wù),設(shè)計(jì)業(yè)主要用海外資源,必須正視這一現(xiàn)實(shí)。
隨后,魏少軍談到未來(lái)半導(dǎo)體發(fā)展的一些可觀前景:
- 抓住第五代移動(dòng)通信發(fā)展的大好時(shí)機(jī),將徹底改變移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),更有望改變中國(guó)IT基礎(chǔ)設(shè)施。VR/AR發(fā)展不好是因?yàn)榉直媛什粔蚋?,第五代移?dòng)通信到來(lái),將實(shí)現(xiàn)真正意義上超高清的傳送。
- 物聯(lián)網(wǎng)成重要發(fā)展據(jù)點(diǎn)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)假設(shè)效率提升1%,效益也非常巨大。比如醫(yī)療系統(tǒng)效率提升1%,可帶來(lái)630億美元收入;石油天然氣資本支出降低1%,可帶來(lái)900億美元的收入。
- 醫(yī)療健康事業(yè)從治到防的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變正帶來(lái)無(wú)限機(jī)遇。人們更看重防護(hù),大量可穿戴產(chǎn)品帶來(lái)無(wú)限發(fā)展空間。
- 超高清度電視及顯示技術(shù),可能需要超算加速信息處理。
- AI發(fā)展走到了不談AI就不好意思申請(qǐng)科研項(xiàng)目的程度,希望看到AI能像人一樣思考的類腦計(jì)算出現(xiàn)。
- 自動(dòng)駕駛將深刻改變?nèi)藗兩睢k娮赢a(chǎn)品和半導(dǎo)體起到的作用不可替代。
IBM的最終目標(biāo)是希望建立一臺(tái)包含100億神經(jīng)元和100萬(wàn)億突觸的類腦計(jì)算機(jī),這樣的計(jì)算機(jī)比人類大腦功能強(qiáng)大10倍,功耗約1000瓦,且體積不到兩升,相當(dāng)于人腦大小。
魏少軍說(shuō):“這樣機(jī)器如果出現(xiàn),賣10萬(wàn)塊錢,這個(gè)市場(chǎng)會(huì)瘋掉。”
最后,魏少軍總結(jié)說(shuō),中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展從合到分,分是不得以情況下的發(fā)展之道,80%產(chǎn)品依然由IDM組成,在中國(guó)是否發(fā)展IDM還需探索,無(wú)論以哪種方式走,都要以產(chǎn)品為中心來(lái)發(fā)展中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展近況
工信部電子信息司司長(zhǎng)喬躍山在開(kāi)場(chǎng)致辭中表示,集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),也是高度國(guó)際化產(chǎn)業(yè),要求企業(yè)全球配置資源,參與全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
近年來(lái),我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)20%。去年,我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)營(yíng)收達(dá)6532億元,同比增長(zhǎng)20.7%。
目前,外資企業(yè)已成為中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的重要參與者和推動(dòng)者,中國(guó)已成為全球規(guī)模最大、增速最快的IC市場(chǎng)。
圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,喬躍山談了四點(diǎn)思考和認(rèn)識(shí):要堅(jiān)持提升創(chuàng)新能力、激發(fā)市場(chǎng)活力、完善產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境。
中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)、中芯國(guó)際董事長(zhǎng)周子學(xué)表示,集成電路產(chǎn)業(yè)是宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展的晴雨表,其發(fā)展水平與全球GDP增速呈正相關(guān)。
盡管全球貿(mào)易挑戰(zhàn)不確定性在增大,但業(yè)界同仁也在積極行動(dòng),協(xié)同應(yīng)對(duì)。
與此同時(shí),在技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)和5G、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、人工智能等新興市場(chǎng)海量需求的帶動(dòng)下,預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)處于不斷上升的趨勢(shì)。
今年上半年,行業(yè)發(fā)展雖然受到全球外部復(fù)雜環(huán)境影響,但中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的韌勁更強(qiáng),上半年全行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入3048.2億元,同比仍保持增長(zhǎng)勢(shì)頭。
全年看,盡管整體增長(zhǎng)仍不樂(lè)觀,但在5G、人工智能、汽車電子等新興應(yīng)用的帶動(dòng)下,中國(guó)作為全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng),發(fā)展?jié)摿θ匀豢善凇?/p>
美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)輪值主席、美光科技總裁兼CEO 桑杰·梅赫羅特拉(Sanjay Mehrotra)說(shuō),在過(guò)去20年里,全球半導(dǎo)體銷售業(yè)務(wù)一直在以接近7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率發(fā)展,去年達(dá)到4690億美元,中國(guó)占2018年半導(dǎo)體銷量的三分之一。
中美貿(mào)易環(huán)境影響世界各國(guó)經(jīng)貿(mào)往來(lái),他希望中美可以共同探索解決方案,打造公正環(huán)境,克服發(fā)展過(guò)程中的不確定性。
結(jié)語(yǔ):半導(dǎo)體界挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存
這一年,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體界風(fēng)雨飄搖。
華為斷供風(fēng)波愈演愈烈,喚起全民對(duì)半導(dǎo)體這一科技競(jìng)賽核心支柱的重視,國(guó)家大基金二期已經(jīng)成立,在愛(ài)國(guó)熱情的助推下,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化替代的大幕正在徐徐拉開(kāi)。
AI芯片從創(chuàng)新為王轉(zhuǎn)為落地為勝,產(chǎn)業(yè)趨于冷靜,PPT造芯再難說(shuō)服投資者,而真正適合產(chǎn)業(yè)化的芯片,預(yù)計(jì)將在未來(lái)兩年展露商業(yè)價(jià)值。
另一邊是5G進(jìn)入商業(yè)元年,通信領(lǐng)域開(kāi)啟新一輪競(jìng)賽,同時(shí)5G或?qū)⒊蔀殛P(guān)鍵的火苗,引爆物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模化熱潮,奠定萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)底氣。
迎接風(fēng)雨和挑戰(zhàn),不僅需要IC企業(yè)家努力奮斗創(chuàng)新,也需要企業(yè)間增加更多了解、理解,保持獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)共同繁榮。
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