台积电:摩尔定律是否真的失效了

技术和创新正在引发新一轮的产业变革。当前全球集成电路产业正处于技术变革时期，摩尔定律推进速度已经大幅放缓，集成电路技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变。 2019年世界半导体大会高峰论坛上，台积电(南京)有限公司总经理罗镇球在其“半导体产业发展趋势”的主题演讲中指出。

台积电(南京)有限公司总经理罗镇球

现阶段，无论是电脑、手机还是其他终端都需要人发出指令的。罗镇球认为，未来这些设备或者机器之间是可以互相沟通、互相下指令并服务于用户的，而这就是所谓的万物互联。毋庸置疑，半导体是IT行业的最主要驱动因素之一，半导体应用持续增加，社会对半导体技术的期待与日俱增。

对于半导体产业的发展，罗镇球表示，台积电通过工艺支持推进摩尔定律向前、通过立体封装推进摩尔定律向前、通过硬件和软件结合提升能效比。

EUV助力光刻技术突破桎梏

在工艺的微缩演进过程中，EUV技术(远紫外线光刻技术)功不可没。光刻机的技术的难易主要观察其波长，波长越短技术难度越高，意味着其精度也就越好。

如上图，每一格表示10倍关系，台积电先后进入248、193纳米的光刻机阶段。193纳米的光刻机兼容性较为强大，兼容40nm至7nm所有规格，目前7nm工艺芯片台积电已经做到批量生产，依旧采用40nm的40光刻机。

从未来发展角度看，193纳米的光刻机波长是193，而EUV的波长是13.5纳米，这也就意味着未来有关EUV的桎梏已经突破。在未来，光刻突破的过程已经不再是难题。

新材料是下一步努力方向

材料方面，晶体管结构由平坦式变为立体式，目前台积电正着手研发一款更好的晶体管结构。另外，新型的二维材料具有很多传统材料所不具备的独特的光电性能，特别是其卓越的非线性光学特性在构筑高性能、新功能光电子器件方面已经展示了巨大的潜力。有关二维材料一般是三维立体结构，二维材料的轻薄意味着它的场效应越来越好、高度越来越低，这也预示了工艺方面可以做进一步的微缩。新材料是台积电下一步的努力方向,加之台积电目前拥有的晶体管架构“增幅”，也助力了半导体技术的持续发展和推进。

IC集成度提高剑指设计革新

台积电不仅致力于存储器与CPU的结合，还会把各种不同功能的IC做异质性结合，包含微机电、射频等等。台积电未来发展趋势在于针对不同的应用场景，对不同芯片做异构集成(以封装的方式集成)。

IC设计方面，现阶段一般利用硅片与硅片连线，而将来会有一定的革新，具体如：打穿VF，下一列向上穿，以取代铜箔基板的连接;或是6纳米连线，VF对VF直接连接。距离的缩短，意味着面积的缩小。

在开始设计IC时，采用将IC的设计划分成块的设计方案，便于将来更好的堆叠。I设计成一部分，逻辑设计成一部分，微机电设计成一部分，分别设计好后将各个部分串接。由于这种变化的过程，设计公司也需要在设计概念上做一些调整和改变。设计过程中，需要重新考虑在封装时拉线的距离，这样更有利于面积的缩小。

提高能效需软硬件同步

台积电针对提高能效比方面，实施了GPU专门处理绘图的相应措施，其不仅提高了能效比，还可针对不同应用开辟新的IC，以专门处理事件。有关未来发展，专用的DSP或CPU无法处理的事件，或可使用软件重构，硬件被软件重构后可执行不同的特殊应用，以此来实现软硬结合，从而使能效进一步提升。台积电目标是能够比传统通用CPU能效比提升1000倍。

关于未来的应用场景未来的趋势是，由于场景需求，依旧需要CPU、DSP。程序完成后，编译器会对硬件的架构进行考虑分析。在执行程序时候，会重新构建编辑结构，以此来应对特殊应用场景。所有的功能在同一个应用场景中，经由软语言与编译器来优化、共享、使用加速器。

小结

晶体管的部分，台积电会继续顺应摩尔定律向前发展，依托新材料，新架构，持续向前推进。关于3D封装，台积电使用持续堆叠的方法，使面积变小。设计方面得革新，助力IC集成度的体高。另外，软件与硬件结合的方式，可以充分提高设备在使用的场景时的能效。