往前 2 纳米,就是后摩尔时代
作者/制图:陈柯
5月14日,鹤总要求,我们要在后摩尔时代搞出颠覆性技术。
我问朋友“这么多年芯片都被卡脖子,难道一个后摩尔时代,中国就能赶超上去了?”
什么是后摩尔时代?
半导体制程节点已经来到了5nm,正在向3nm甚至更小的节点演进,每进步1nm,都需要付出巨大的努力。
再往前2纳米,摩尔已经尽力了,人类就进入后摩尔时代了。
硅的工艺发展逼近极限,晶体管也不能再依靠单纯的堆叠和缩小来提升性能了,摩尔定律面临被打破的局面。
而后摩尔时代的潜在颠覆性技术,可以理解为绕过现有技术演进的技术。
这么多年来是什么阻碍了中国芯片的发展?
1)缺乏原材料的生产能力
半导体设备产业链的基础---硅,是从沙子中提取得到的,但是不缺沙子的中国,缺了从沙子里提取硅的技术。
纵观全球,具备生产制造原材料单晶硅片的能力的有日本信越化学和SUMCO、韩国LG有机化学及中国台湾的环球圆晶。国内虽然有一定数量的企业在开发生产光伏材料的产品,但所占比例过小。
2)缺乏产业生态链
芯片的制造产业链,涉及包括130多种装备、5大类500多道工艺、7大类530种材料,一环卡,全盘输。庞大复杂的产业生态链,各种专利、IP都在别国手里攥着。
3)缺乏完善的EDA软件技术能力
芯片的设计与制造,离不开三大件:光刻机、光刻胶和EDA软件,然而高分辨率的光刻机主要由荷兰控制生产,光刻胶由日本控制生产,而EDA软件超过65%的比重都属于美国。
除了以上三点“政策壁垒”,吴汉明院士还提到中国IC产业还面临着产业新壁垒:产业上的难点主要体现在技术上,中国半导体行业必须尽快做强核心专利,甚至要有一些“进攻性”的专利与其抗衡。
前段时间,翻看朋友圈,几乎所有的汽车销售,都有发一条类似的朋友圈:芯片问题,订车起码要两三个月才能到。
一个小小的芯片,先是手机,后是汽车,难道芯片的制造比原子弹还难吗?还是上面所说的,卡脖子的,不止是技术、机器,更多的是专利限制。
后摩尔时代争取超车,并不是趁着摩尔定律面对即将被打破,发展放缓的机会,来一场龟兔赛跑。
而是抓住后摩尔定律的机遇,寻求创新的思维,与方向,探寻新的工艺和技术,打破专利的束缚,实现超越,这对中国来说,不仅是机会,更是巨大的挑战,需要投入巨大的人力、物力、财力。
2019年,我国发布“后摩尔时代新器件基础研究”重大研究计划。最近中科院正式筹建了集成电路创新研究院,目的都在于占领后摩尔时代的制高点。
后摩尔时代的颠覆性技术,究竟是新材料、新封装、异构整合,还是把物理、化学、生物和计算机科学各个领域联系起来,设计全新一代的“芯片”。现在都是未知数。
但可以预见的是,后摩尔时代的潜在颠覆性技术一旦突破,将颠覆原有的技术轨迹,形成新的替代技术轨道,这也是全球产业界和国家布局后摩尔时代最重要原因。
未来的十到十五年,中国也将迎来半导体领域新的大变局。
今日话题
后摩尔时代,中国能否弯道超车?
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「参考资料」
《后摩尔时代半导体潜在颠覆性技术猜想:找新材料,做新架构》----澎湃新闻
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