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台湾半导体产业协会的理事长卢超群预期“虚拟”摩尔定律时代即将来临，并将有机会为芯片产业再次迎来成长和盈利…
台湾半导体产业协会(TSIA)理事长卢超群
(Nicky Lu)
正期待“虚拟”摩尔定律
(
“
virtual
”
Moore
’
s Law)
时代的来临，因为它将有机会为芯片产业再次迎来成长和盈利。
“半导体产业即将出现另一个
30
年的成长期。”卢超群在接受《
EE Times
》采访时预测，“我们即将见证‘实质’的
1nm
制程技术出现。届时摩尔定律将以‘虚拟的’摩尔定律形式存在。”
半导体产业需要再次起飞。管理谘询机构麦肯锡(McKinsey)在
2015
年的一份报告中指出，从
1995
年到
2008
年，这个领域出现了
7%
的复合年成长率
(CAGR)
，为股东带来较整个股票市场更高三倍的投资报酬。现在，情况明显有了很大的变化。
尽管有些半导体公司持续成长以及不断并吞较小规模的竞争对手，但这个领域的整体成长和营收却一直在下滑。
卢超群认为，半导体产业将有机会摆脱年营收约4,000亿美元的停滞期，并在
1nm
时实现
1
兆美元的营收前景。他在日前于日本富山市举行的“
IEEE
亚洲固态电路会议”上发表《新芯片途径》
(A New Silicon Way)
一文，描绘了一个突破芯片传统线性微缩限制的新时代。
线性微缩明显已经达到实体极限了。卢超群指出，“人们经常说致力于
10nm
制程，但你其实找不到任何线宽达到
10nm
的这个等级。”
摆脱
2D
平面
这正是技术发展转而采取非线性路线的原因。2011年，英特尔
(Intel)
发布了三闸极
(Tri-gate)
技术，率先从平面开发的芯片上电晶体转向三维
(3D)
结构。采用
3D
结构后，即使是微缩
0.85
倍也能让电晶体密度达到像是以
2D
平面方式实现
0.5
倍微缩的效果，卢超群指出。
其它公司也纷纷追随这一趋势。东芝(Toshiba)建构了
48
个层
3D NAND
，这款记忆体已经用在苹果
(Apple)
的
iPhone 7
智慧型手机上。三星
(Samsung)
更进一步打造
64
层快闪记忆体元件。尽管其技术水准大约只有
32nm
，但实际上等同于
13nm
的效果，卢超群表示。
“我们现在正处于采用垂直电晶体的‘
Silicon 2.0
’时代，微缩参数大约在
0.8
至
0.85
之间。”他指出，“而到了‘
Silicon 3.0
’就会像是一种
3D
的形式。我们将见证越来越多的业者朝此方向发展。”
正如卢超群在发表的论文中所描述的，他预计在‘
Silicon 4.0
’将出现飞跃式进展。在当前
3.0
基础上的技术进步催生了许多新的应用，如扩增实境
(AR)
、虚拟实境
(VR)
和机器智慧，他表示。下一个阶段则是他所谓的“异质整合”
(heterogeneous integration)
，或透过像整合式扇出
(InFO)
等技术实现矽晶和非矽晶材料的整合。
展望
InFO
和更先进技术
InFO是台积电
(TSMC)
公司开发的一种封装技术，由于将接合焊盘放在矽晶边缘，因而不需要再与基板互连。
InFO
可以使封装厚度减小
20%
、速度提高
20%
，同时提高
10%
的热性能。
英飞淩科技(Infineon Technologies)在
2008
年将这种技术发展成为嵌入式晶圆级球闸阵列
(eWLB)
，用于削减成本和封装厚度，同时提升元件的整合度。然而，在台积电推出商用化
InFO
之前，良率问题一直阻碍着这种新技术的导入。
InFO技术（来源：台积电）
“这种新的
InFO
结构将引领异质整合进入
Silicon 4.0
时代。”卢超群表示，“另一项创新是直通互连通孔
(TIV)
技术，它就像是利用一条管柱使芯片与外部连接。这样就能同时为芯片内部与外部实现水平和垂直互连能力。这是异质整合持续发展的关键。过去由于没有
InFO
技术因此无法实现
TIV
。”
如今，藉由InFO技术，芯片可以直接连接诸如透镜、感测器或致动器等目前嵌入于系统中但仍未微型化的元件，卢超群指出。
“这就是使用
InFO
实现的芯片与非芯片的异质整合。”他表示，“目前这些元件全部都被安装在印刷电路板
(PCB)
上，需要消耗很多功率。现在我们离最佳化的功耗还有
5
个数量级。”
在卢超群看来，这正是代工厂、芯片设计者和系统公司得以展开合作的新机会。芯片领域目前的整体产业规模约有3,000亿美元，但消费性电子则是一个拥有高达
1.6
兆美元的产业，他指出。
系统制造商需要异质整合来打造体积更小、功耗更低的元件，卢超群表示。
“未来将会十分顺利地过渡到这些新技术，毕竟我们距离摩尔定律的终结还有两代之遥。”卢超群表示，“三闸极、
3D NAND
和
InFO
等技术的进展如今都非常顺利。未来，芯片将持续微缩到
5nm
