7nm工艺节点是终点？已经有公司在研究2nm、3nm

摩尔定律由英特尔联合创始人戈登.摩尔(Gordon Moore)提出，意思是说：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。不可否认，随着继续向下推进新的制程节点正变得越来越困难，摩尔定律正在逐渐走向极限，但不可忽视的是，在摩尔定律依然在延续的今天，中国在制造工艺上与世界先进工艺依然存在较大差距，如何缩小这其间的差距依然是不得不思考的问题。另外，在后摩尔时代，如何继续推进摩尔定律也是业界关注的问题。
IMEC中国区总裁 丁辉文
多元化应用需要多元化半导体技术 中国必须开发先进工艺节点
　　丁辉文认为，讲摩尔定律，其实首先是应用推动了芯片的成长，而在应用当中，主要是IoT、移动通讯、云端服务这三大应用市场。同时这三大应用对半导体器件有不同的要求：一是IoT应用，功耗在1mW到100mW;二是移动通讯部分，功耗是100mW到10W量级上的需求;三是云端服务，追求的是速度、速率、性能，在功耗上的需求可能在100W量级。“这就变成三大应用推动了整个半导体的研发以及半导体产业的发展。”丁辉文说。

经常可以听到一种声音，即“中国是不是可以不用做先进的工艺，既然追不上进的技术，是否只要做28nm就够了”?对此，丁辉文表示，IoT应用的功耗在毫瓦量级，根据功耗、性能，晶圆片上的节点大概做到28nm就可以了，可以不一定遵循到摩尔定律5nm、3nm。但从移动通讯市场来看，目前华为、中兴等的公司已经把手机芯片做到16nm，并且量产，现在正在做7nm的量产。这说明，如果做手机芯片一定还要沿着16nm往前走。对于云端服务类市场，也一定要沿着摩尔定律继续往前走。“因此，是否要做先进的工艺，就必须搞清楚对这三大应用市场需要自主掌控的程度。”丁辉文说，如果只做IoT，那么做到28nm就可以了，但要在手机、服务器市场自主掌握，那设计工艺也要匹配到相应的工艺节点，这是核心的部分。
　　摩尔定律能持续发展到2025年，7nm之后如何延续摩尔定律?
　　目前，遵循摩尔定律，晶体管尺寸还在继续缩小，不管是Logic，还是NAND，抑或DRAM，只不过到2016年，2DNDAN开始往3DNAND的方向走。

“IMEC目前正在与合作伙伴一起做一个逻辑工艺的研发平台，现在已经可以做到65nm、45nm、28nm、20nm、14nm、10nm。”丁辉文直言，在T-1阶段，离现在两年的时间，IMEC做的是5nm、7nm的研究，7nm几乎完成。再往前两年，IMEC还在做2nm、3nm的研究，以致于的研究导入的技术还在探讨2nm。“换句话说，我们的整个研发平台是从小于2nm做到5nm、7nm。”
　　据介绍，IMEC还打造了一个完整的产业生态，包括Intel、三星、TSMC、海思、高通、ARM等公司。“我们几乎吸引了全部设备公司和材料公司，以及全球大概600家系统级厂商一起研究未来的器件，推动整个科技产业发展。”丁辉文说。

丁辉文称，实际上，每当摩尔定律走到一个难走的状态，就会出现一些新的技术。比如，2013年、2014年如果沿着28nm再往前周，平面的工艺几乎走到尽头，摩尔定律可能就偏离摩尔定律了，这时就是出现了三维的FinFET，到2020年，当往前走到7nm，你会发现这个路也走不通，这时可能会有其它的方法，如SiGa channel、LNW出现。这使得半导体器件能继续沿着摩尔定律往前走。

另外，目前MRAM和RRAM、PCM这些新的Memory已经到了非常靠近产品化和产业化的状态，加上新的架构，也能使摩尔定律继续往前延伸。在计算部分，业界也还在不断寻找是否有新的产品和技术，新的结构、新的材料能够让半导体器件继续往前延伸。另外，IMEC也在研究神经形态计算、quantum computing，未来晶体管有可能走不下去，用这个方法去替代，形成整个产业界对摩尔定律的追求。

丁辉文称，总的来讲，摩尔定律一直在向前延伸，当摩尔定律偏离方向，通过新的产品和技术、新的架构，新的材料，可以再回到摩尔定律上，这在10nm、7nm工艺节点都可能发生。再往前走到5nm工艺节点，EUV会把5nm以下的器件的成本降低，如果不行，又会通过新的方案，比如新的机器学习，量子计算等新的方案回到摩尔定律。在他看来，摩尔定律将会持续到2025年以后。

在制造工艺上，中国如何赶超世界先进技术?
　　目前在制造工艺上，中国与世界先进工艺节点依然存在较大差距。那么，中国该如何赶超世界先进水平的思路?对此，丁辉文提出了自己的观点和对策。

　一是逻辑代工对标TSMC——集中火力，(紧追摩尔+客户培养)*VIRTUAL IDM。即由代工厂负责，集中央到地方资金支持。技术来源则可参加IMEC会员，与全球所有公司享有同等权利，IP、数据、团队参与研发，目前IMEC研发5nm。这样几年后，有机会缩短甚至赶超。
　　在商业模式上，一方面是市场化，以市场和股东利益为主导，采用pure play foundry模式，这种模式广泛被国际接受。由于客户和研发的技术、时间点和经济指标匹配难，追赶速度可能慢。另一方面是国家战略，以拥有和赶超先进技术为主导，采用Virtual IDM模式。这种模式投资较大，效率较低，但是由于客户和研发的技术、时间点和经济指标匹配较容易，追赶速度可能快。在盈利方面，则可通过投资被扶持的设计公司的成功而获利，如UMC-联发科模式。

　对于设计公司来说，则可以从傍大款模式和山寨模式转向VIRTUAL IDM模式。丁辉文解释称，大款意即或单一市场订单就能支撑某个供应商的生存，如华为支撑海思，另外一种就是巨型终端公司，如华为、OPPO、VIVO等，还有一种是代工厂，如SMIC、华虹。在丁辉文看来，设计公司一方面可以拼创新，包括与终端公司合作，定义和开发未来N年使得终端产品有市场优势(绝活)的核心技术，以及与Foundry合作形成特殊工艺(通常同时带来成本优势)，这将会产生巨大竞争优势，同时也需要长期积累。另一方面可以拼成本，这只是入门战略，市场变化往往很快，或红海一片，因此，能否持续研发，并建立稳定制造等产业链关系是关键。
　　二是研发中心对标IMEC，借力IMEC。比如，利用IMEC，在中国成立IMEC研究中心，在IMEC的研发基础上做加法，避免重复投资，重复研发。

“半导体工艺尺寸的缩小和摩尔定律能持续发展到2025年以后，中国半导体有成功的历史机遇，巧用国际和国内资源，中国有机会在各领域赶超世界先进水平。” 丁辉文如是说。