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06-18
——创新求变，与“芯”共赢！作者：MIZYhe 6月9日《半导体芯科技-SiSC》，世界半导体大会暨南京国际半导体博览会在南京国际博览中心盛大召开！本次大会邀请了台积电、中芯国际、日月光、华天科技、长电科技等半导体制造行业翘楚助阵。
IC设计是另一大主题，包括Synopsys、Cadence、新华章等EDA软件厂商，以及汽车电子（杨杰）、物联网、云等不同热门应用的IC设计厂商十几家在上午举行的世界半导体大会开幕式上，工业和信息化部电子信息司司长乔跃山、中国半导体协会主席张莉电子信息产业发展研究院、上海交通大学毛俊发院士、浙江大学微纳电子学院吴汉明、AMD首席执行官潘晓明先生、AMD高级副总裁兼总裁等行业名人大中华区代表等均致辞。
先进封装被认为是超越摩尔定律的技术手段。
上海交通大学毛院士在题为《半导体异质集成电路》的报告中指出，异构集成电路是超越（或成为“绕道”）摩尔定律的途径之一。
与摩尔定律类似，封装集成也有系统集成定律，即复杂电子系统中集成的芯片和元件数量每18个月或2年增加一倍，功能增加一倍，成本下降一半。
什么是半导体异构集成电路？ 1）首先芯片之间采用的工艺节点不同，2）芯片的载体材料不同，要么是化合物半导体，要么是硅基，3）芯片类型、结构和用途不同，比如光电器件或者芯片、无源元件或天线等；最后，这些不同的组件或芯片通过异质键合或外延生长进行集成。
在高密度异质结构中，系统设计概念通常采用小芯片等先进技术来整合和实现。
采用这种封装方式的优点是非常明显的。
高性能复杂系统设计灵活性大、可靠性高、研发周期短、节省空间、资金投入低；避免摩尔定律带来的成本上升。
老路。
因此，在一些特殊应用中，如毫米波系统（包括数字电路、模拟电路、射频微波电路等），其异构集成的要求更加迫切。
对于异构集成，毛院士认为具有重大的科学意义和创新意义。
1）首先，从外交政策角度来看，美国于2016年启动了大学联合微电子计划（JUMP）和数十亿美元的电子复兴计划，重点关注异构集成；此外，还有DRAPA发起的JUMP SMART项目也利用3D异构集成技术验证了一种超薄型毫米波有源相控阵系统集成架构。
2）国际研究进展主要有四个方向（图1）。
中国的大学和科研院所已经开展了设计和技术方面的前期研究，如中国电力五十五院（方向：外延转移、晶圆键合）、十三所（方向：chiplet、3DIC）。
3）从国际厂商的参与情况来看，英特尔、三星尤其是台积电在过去十年中做出了许多有意义的尝试并受益匪浅——比如使用最先进的3D织物来制造三维堆叠芯片。
图1.异构集成过程的国际研究进展。
《半导体异质集成电路》 然而，系统集成也带来了三大挑战，包括多物理控制、多性能协同（信号、电源完整性、热、力）以及多材料融合（半导体硅、化合物半导体、金属、玻璃等等）。
这三大挑战将引发四个关键科技问题：1）解决半导体异构集成电路的跨尺度多物理耦合； 2）电、应力、热等多性能、多功能的协同机制往往是矛盾的。
，职能也需要协调； 3）可测量性稍低，因为3D高密度封装检测点较少，频率耦合效应严重； 4）不同材料晶格和膨胀系数不同，必须建立异质界面动力学了解扩散、成核和粘附机制，通过界面控制和融合实现高可靠的异质集成。
毛院长解释说：“异构集成受到电、热、应力等多种物理特性的影响。
我们需要了解它们之间的内在关系，以实现半导体工艺的定量设计和控制；目前的过程主要是定性分析和定量。
，我们希望从定性转向定量。
”从AMD芯片设计的角度来看，潘先生认为，过去十年，处理器的设计优化、平台优化和工艺技术分别占比40%、20%和40%。
AMD 对 SoC 设计和关键异构计算开发的持续投资是在不断发展的行业中保持高性能计算领先地位的关键。
浙江大学微纳电子学院吴院长对后摩尔时代芯片技术的发展进行了总结。
在题为《后摩尔时代的芯片挑战和机遇》的报告中，吴院长引用了徐居彦和黄安军两位老师的观点，他们认为摩尔定律的瓶颈在于功耗。
与速度的比例严重不平衡，即频率的三次方就是功耗（p∝f3）；而采用FinFET来延续摩尔定律也将被拉伸——这就是“Silicon-Von”范式，即冯·诺依曼架构，以及类硅模式；而代表3D封装新兴架构方向的“类脑模式”具有一定的产业背景，得到了Foundry、ODM、OSAT等高端半导体厂商的充分关注和投资；自旋电子、量子计算等最前沿的“新兴范式”代表了未来的基础研究方向。
吴院长表示，“建立以产业技术为主导的科技文化”，特别是集成电路产业。
从技术角度来看，芯片制造本身一直面临着三大挑战：1）以光刻机为代表的精密图形化工艺。
这种利用纳米波长曝光工艺实现数十纳米图案的特殊技术被称为基本挑战；2）芯片性能的提升依赖于新材料的引入。
目前，有 64 种材料被引入半导体。
高k材料和应变材料的使用，使32nm工艺芯片性能提升70%； 3）最终的评估方法仍需执行。
提高成品率；兴业证券市场调查数据显示，10nm节点以下先进产能占比17%，其中83%的产能仍由成熟工艺提供，因此成熟工艺代表着高良率。
高性能计算、移动计算和自主传感三大新兴应用将推动芯片技术的发展。
迄今为止，先进技术的开发一直很困难。
因此，业界尤其是IC设计公司将重点关注系统性能，而3D集成是实现PPAC的四大目标技术之一（图3）。
例如，新成立的芯梦科技采用了40nm工艺异构单芯片集成技术（HITOC）芯片，其性能与基于16nm工艺的传统架构相当。
吴院长认为，这代表了后摩尔时代技术延伸和发展的未来方向。
图3.后摩尔时代芯片技术的优势。
《后摩尔时代的芯片挑战和机遇》 对于目前浙江大学正在建设的12英寸全工艺研发平台，吴院长希望该平台能够实现设计与制造创新的融合，让制造与设计不会太过脱节，并在同时，还将瞄准后摩尔时代。
由于市场碎片化（小批量、多元化）的特点，希望这个实验平台能够产生更多的创新和验证的机会。
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