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台积电:全球半导体展望

分类:芯闻 | 时间:2021-12-24 19:28 | 阅读:285

摘要: 12月22日,在“中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2021)”会议上,台积电(中国)总经理罗镇球发表了以《全球半导体展望》为题的报告。罗镇球认为半导体技术有几个核大的着重点 ...
12月22日,由中国半导体行业协会集成电路设计分会等机构和组织共同组办的“中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2021)”在无锡太湖国际博览中心隆重举行。会议上,台积电(中国)总经理罗镇球发表了以《全球半导体展望》为题的报告。

罗镇球表示,半导体不仅仅存在人们的日常生活中,实际上半导体也开始解决很多科学的难题。现在半导体最大、最有效的用处就是通过大数据分析、高速计算以及人工智能的协助,在几天内完成过去科学家好几年才能做成的事情。这个方式对未来新药研发具有很大的贡献。
 
疫情影响之下,全球在短短一年时间里可能完成原来计划十年才能完成的数字化转型,拥抱了数字化世界。依据统计,明年全球GDP成长里面,会有超过2/3是来自于数字化转型的GDP增幅贡献,未来世界数字化转型会急剧加速,生活也会越来越美好。
 
罗镇球指出,疫情期间,半导体技术发展依旧依照着原来的步调持续前进,在大家认为摩尔定律或将逐渐消失的时候,台积电用工艺证明了摩尔定律持续往前推进。“2018年,台积电推出了7纳米,2020年推出了5纳米,我们在2022年会如期推出3纳米的工艺,而且我们2纳米的工艺也在顺利研发。”他说到。
 
看半导体是否进入下一个时代,主要看三个方面,一个是速度性能,二是功耗,三是面积。而台积电从7纳米到5纳米再到3纳米,单位面积里放下晶体管数和过去一样,成长1.7到1.8倍,性能也和过去几个时代一样,速度提高超10%。此外,功耗的部分也和过去一样,同样性能、速度情况下,功耗减低20%,疫情期间,台积电持续推进工艺发展。
 
罗镇球认为半导体技术有几个核大的着重点:一是性能能不能提升,速度是不是能变化;二是功耗以及能源消耗能不能降低;三是面积能不能变小;四是能不能提供一个完整的平台;五是产品质量要非常稳定,做出来的产品要安全。
 
第一,性能部分,当前手机、平板、电脑、电视等产品的性能跟过去不可同日而语,质量和速度也都不是过去所能比拟的,而且很多AR、VR等网络产品问世,相比过去产品后面要拉根电线,现在因为功耗的减低,已经做出了穿戴式产品,这都是HPC发展的大标志。
 
第二,卓越的节能技术。要降低功耗,把它变成随时可以穿戴的产品,台积电也积极发展低漏电工艺、高效射频工艺、嵌入式记忆体以及第三代半导体,让所有的能源转化效率不断提升,这样的技术统称为ULtro-LOW Power Platform,可以在性能提高的同时不会提高耗电量。
 
第三,完整、全面的工艺平台。只有将主芯片、射频芯片、能源管理芯片,摄像头芯片等集合在一起,才能做出一个有用的产品,所以台积电发展的工艺,不只是所谓的数字化,还同时发展类比信号工艺、低电压、射频、嵌入式记忆体、各式各样电源管理工艺,还要做跟人做界面的技术,包括光技术、影像技术,另外声学技术,要有声学感知方式,要有移动感知方式。完整、全面的工艺平台非常重要,不仅是逻辑的工艺,摩尔定律也不只是谈28nm、16nm、7nm,各个平台的工艺要齐头并进,才能做出有效而好用的产品。
 
罗镇球还介绍了台积电最新推出的N5A工艺。众所周知,汽车电子是全世界最讲究安全性、可靠性的一种工艺技术,它会用在辅助驾驶、智能座舱,或者是未来自动驾驶上,因此它的安全性非常重要。台积电将在明年3月会推出5nm汽车电子工艺平台,接续在16nm、7nm之后的工艺,同样这款工艺会达到AEC-Q100、ISO26262、IATF16949的汽车工艺规格。
 
讲完应用后,罗镇球又介绍了晶体管技术,一是晶体管结构改变,二是做晶体管的材料。当前二维原材料逐渐用于晶体管,由于材料变薄了,电量容易控制,晶体管可以做的越来越好,速度也可以越来越快。另一个重要的技术就是3D封装技术,台积电做3D封装技术已经很多年了,并在很多产品上大批量生产。罗镇球表示,台积电将持续用3D封装的方式推出更多的,新的,小的,高性能的产品。

 
据罗镇球介绍,整个集成电路技术发展大概分成三个方向,第一个是晶圆制造晶体管结构部分,也就是晶体管的微缩。第二个是3D集成,就是把很多芯片堆集起来,做成一个立体式晶圆结构。第三个是软件与硬件协同化设计,这是集成电路未来大的发展方向。当前,台积电的Chiplet不断往前推,最新推出来的单颗已经超过500亿个晶体管,同时System Level,目前市面上推出来的已经超过3000亿个晶体管,而这是一个很大的市场。
 
最后,罗镇球强调,台积电持续投资,过去一年台积电大概投资100到200亿的钱做资本扩充,而从今年开始扩产和资本投资将大幅提升,在2021、2022、2023年台积电将投资超过1000亿美金。此外,台积电还将重视永续经营,在2025年碳会达峰,到2030年碳排放会回到2020年的水准,到2050年实现净零排放。总的来说,台积电将会搭建一个最完整的平台。

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