后摩尔时代 中国集成电路产业未来可期

根据摩尔定律，集成电路上可容纳的元器件数量每隔18个月就会增加一倍，性能也由此提升一倍。不过在昨天举行的2019浦江创新论坛“新一代集成电路技术”分论坛上，演讲嘉宾却提前给摩尔定律“判了死刑”——摩尔定律已逼近其极限，性能、功耗、成本三大要素中的任何一项，都有可能成为它的终结者。

专家认为，后摩尔时代，集成电路从业者不应一味关注芯片尺寸，而应注重多样性，材料、器件、工艺等都可能导致信息产业的范式变革，这对中国集成电路产业来说，机遇与挑战并存。

别再纠结芯片大小，新技术将带来新气象

28纳米、14纳米、7纳米……去年是集成电路发明60周年，60年来，集成电路以惊人的速度在缩小，现在1平方厘米硅片上可以集成超过50亿个晶体管。但同时，“变小”的费用令人咋舌，中国工程院院士许居衍不禁发问，光刻成本已占到芯片制造成本的50%以上，根据具体设计不同甚至可高达70%，再缩小，成本吃得消吗?

集成电路历经60年发展，至今未突破“硅-冯诺依曼”范式。所谓“硅-冯诺依曼”范式，就是用硅的二进制编码表征事物的特征及其演变过程与结果，其中硅是集成电路的主要材料，冯诺依曼结构是集成电路的计算方式。

中国科学院院士、中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室主任刘明认为，性能、功耗、成本三个要素中总有一个会率先发展到极限，从而目睹摩尔定律走到尽头。

许居衍说，如果不再纠结于芯片大小，有许多技术可为集成电路产业带来不一样的新气象，大数据、物联网、深度学习、机器与自动化等技术都可能改变集成电路产业现有的发展范式。

在刘明看来，异形结构和新型计算会成为后摩尔时代集成电路发展的驱动力。事实上，这正是打破“硅-冯诺依曼”范式的两条路径。她说，未来全球集成电路产业同用一种技术路线的状态将会被打破，而将是一种多元化技术路线共存的状态，在此基础上，不同技术路线交叉融合，进而衍生出更加多元化的技术路径。

拐点已现，中国集成电路产业未来可期

许居衍说，硅微电子发展在2016年已出现拐点，拐点的出现意味着产业进入成熟期，研发收益迅速下降，有必要考虑转向下一代技术。他预计在2040年以前就会找到硅晶体管的替代品，事实上，量子芯片、DNA芯片等已开始崭露头角。

中国集成电路产业会因此迎来“弯道超车”吗?刘明认为，新器件及三维集成技术将对集成电路的创新和产业格局产生颠覆性影响，这将成为我国自主创新的重要机遇。不过她同时强调，器件持续微缩的摩尔定律路线是集成电路创新的基础，必须夯实。以新材料为例，一项新技术如果不能和现有的集成电路硅平台很好地兼容，就不会有较大发展。

“集成电路从来不是单一追求缩小尺寸，而是要和更多产业融合。”她强调，市场是集成电路发展的驱动力，即便进入后摩尔时代，这一属性依然不会改变。今年一季度，华为在全球智能手机饱和的情况下销量大涨50%，彰显了这一优势。据统计，全球超过2/3的手机、平板电脑等终端产品在中国制造，世界排名前20的集成电路企业有1/3来自中国。

庞大的市场，加上自主创新的实力，让与会嘉宾对“中国芯”的未来信心满满。据最新预测，2018至2023年，中国集成电路市场年均复合增长率将达8%，而中国集成电路产业的年均复合增长率将达15%。