莫大康：半导体业定律或进入终点倒计时

推动半导体业进步有两个“轮子”，分别是尺寸缩小及硅片直径增大，其中尺寸缩小为先。从逻辑工艺制程观察，由1987年的3微米制程到2022年的3纳米量产，平均每2年开发一代新的制程，这是逻辑工艺制程激荡的35年。

在逻辑工艺的进程中，英特尔曾作出过巨大的贡献。但是到7纳米时也是FinFET(鳍式电晶体)工艺的极限，再往下的节点必须要依赖于EUV光刻机设备。得益于与ASML(阿斯麦)在EUV光刻机的长期共同研发中设备与工艺的紧密合作，已有其他公司在逻辑工艺制程中超越英特尔，这反映工艺进步离不开设备的支持。

定律或进入终点倒计时

单从尺寸缩小角度尤其是逻辑工艺，预计在2022年进入3纳米试产，但是由于受物理极限影响，在1纳米时已达10个左右硅原子直径，所以讲尺寸缩小已达“寿终正寝”是正常的。

公开资料显示，月产50000片的3纳米芯片生产线需要投资约200亿美元。半导体业进步离不开设备的支持，业界共识在2纳米工艺时将采用环栅GAA架构及高数值孔径NA达0.55的EUV光刻机。据ASML的报道，新的EXE：5200 EUV光刻机将于2025年出货。

实际上，近期半导体业除了倾注尺寸缩小投资之外，根据市场要求，如物联网、HPC、存内计算、人工智能等需要降低功耗，也是头等大事。

半导体业进步可持续多久？

Finfet发明者胡正明教授等认为半导体业前景光明，还能持续上百年，它与尺寸缩小的摩尔定律已接近终点。

从半导体业发展角度，仅从尺寸缩小观察可能已接近终点。尽管业界认为从技术上看或许还有可能性，但是从成本，经济角度可能难以持续，而且现在提升芯片功能的办法很多，而且用得很好，如异质集成及先进的封装2.5D、3D及Chiplet技术等，因此没有必要坚守尺寸缩小这一条道。

未来半导体业发展的前景确实光明，近期许多市场分析公司认为在2030年时产业可达万亿美元。另外从半导体业发展观察，业界早就作好了准备，认为除了尺寸缩小之外，尚有另外两条道可走，分别是“More than Moore”，如利用TSV及2.5D，3D封装的异质IC集成。以及“Beyond Moore”，探索新原理、新材料和器件与电路的新结构等。

半导体业发展准则发生改变

半导体业经过50年发展，基础理论几乎未改变，它已成为成熟产业。半导体业发展的周期性已经改变，或者它的推动力改变。全球半导体业之前由供需关系推动市场增长，现阶段已转变为结构性增长芯片制造业集中，现在由于地缘政治因素转变到全球布局。

笔者认为，未来半导体业的复合增长率由5%可能增长到8%-10%；产能扩充由谨慎到放开，且进入产能为王的大投资时代。但是未来尚有以下四个方面制约产业增长：人才方面，短缺是客观存在，从企业层面需要吸引人才及用好人才与培养人才。供应链韧性方面，产业链一定有起伏，企业要自始至终拥有危机感。ESG方面，要实现碳中和及碳达峰目标，因此要关注人、水电消耗及污染排放等。创新方面，市场经济中生存要素，唯有不断创新，才能竞争胜出。

摩尔定律开初时实际上仅是一种“猜想”，但是之后半导体业的实践，用数据证实了它的存在以及价值。如今从尺寸缩小角度可能将接近终点，然而由于产业有强大的自我调节能力，以及会有众多新的市场推动力诞生，将推动全球半导体业持续进步及成长。(中新经纬APP)

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