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对话蒋尚义:摩尔定律之外的突破 | 芯路
出自:新思科技

策划 | Synopsys新思科技
视频合作 | eefocus与非网


本期《芯路》人物
蒋尚义
武汉弘芯半导体CEO



在人类所有的发明创造中,20世纪中期晶体管和集成电路的发明,是人类创造史上最富传奇的一个篇章,也是改变人类历史进程和认知活动的一个重要里程碑。如今,集成电路已与我们的生活高度融合,几乎所有的机电一体化设备和装置都离不开芯片。

在集成电路工业领域,有一个神奇的定律归纳了其发展规律,即集成电路上可容纳的晶体管数目,每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,这就是广为熟知的“摩尔定律”。


集成电路孵化的摩尔定律


摩尔定律第一次出现是在1965年。当时,英特尔公司创始人戈登摩尔博士应《电子》期刊35周年纪念的邀请,发表了《把更多元件塞进集成电路里》的文章,预测半导体未来十年的发展。文中做出了对半导体芯片上能够承载多少电子元器件数目的预言,大意是,在一个芯片上所能放置元件数目每年要翻一番。

十年后的1975年,英特尔公司正在生产集成度约为65000个晶体管的内存,摩尔博士的预言惊人地实现了!在这一年,摩尔博士在IEEE期刊《国际电子器件会议技术摘要》上发表文章《数字电子的进展》,再一次预言,“这条斜率大致接近每两年翻一番。"

90年代开始由于制造工艺和技术的飞速发展,晶体管的尺寸越来越小,接近纳米尺度范围,一些学者发出“由于热噪声的因素,摩尔定律将终结”的言论。但事实证明,摩尔定律并没有终结,并一直延续至今,且影响深远。



但事情总有结束的时候,在蒋尚义博士看来,摩尔定律作为过去三四十年引领产业发展的强推动力,已经很接近其物理极限,虽然半导体仍会继续创新,但不会像以往这么快。


先进封装驱动的摩尔定律


与保持一定速度发展的集成电路工艺相对的是,系统设计在过去四五十年内并没有太大的革新,电路板和封装技术的发展比芯片工艺落后很多——如今晶圆上金属导线的密度在二维空间超过电路板100万倍以上。从这一惊人的数据差上不难看出,封装和电路板的设计便是未来系统技术发展的瓶颈。

此前,我们依靠不断缩小器件尺寸而增大晶圆的相对面积,实现了集成电路产品性能按照“摩尔定律”不断提升,但受到尺度缩小及物理定律的限制,其增长的速度逐步减慢。



于是,被寄予厚望的先进封装应运而生,有望打破现阶段的发展瓶颈,蒋尚义博士进一步解释,集成电路技术的演进有一个金科玉律,那就是将电路越做越小、集成度越做越高。但是现在有了先进封装技术之后,这个观念就被打破了。我们能在集成电路之上的层面去实现整体系统的集成,让不同芯片之间连接的紧密度和整体系统性能类似于单一芯片,从而使最终产品的成本降低,效能增加。依据不同系统,针对各单元的特殊需求,选择合适的单元经由先进封装和电路板技术重新整合称之为集成系统,这将是后摩尔时代的发展趋势。

因此,蒋尚义博士强调眼光不应局限在芯片层面,要放远至整体系统层面,这也是他选择在古稀之年,从零开始,加入武汉弘芯的原因:“整个生态环境要重新建立,这中间就有很多事情可以做。”

同时他也呼吁像新思科技这样的产业核心合作伙伴一同加入新的生态环境建设,从系统公司到设计公司、设计服务;从EDA到集成电路技术、封装技术、设备、材料,整个产业界需要重新建立新的合作模式。


人工智能时代下的摩尔定律


人工智能时代的到来极大地促进了集成电路产业的发展,市场不断扩大,技术不断创新,所有的一切让摩尔定律足足持续了50多年。摩尔定律还会走多远,是否会有新定律诞生呢?

摩尔定律的背后,是一辈集成电路人共同的奋斗,而新的时代自然也需要年轻一辈的工程师携手共创。因此,蒋尚义博士建议年轻的工程师,不要被较少的行业经验所局限,而是勇敢地尝试未来的无限可能。一个有价值的创造,并非是在对相关基础知识完全深入精通的情况下诞生的,比如造桥,古代的桥梁工程师,并不了解结构力学、材料力学、应用力学、土壤力学等,但他们依然用自己的经验和创新设计出各种鬼斧神工的桥梁,这就是工程师的典范。



在未尽知之前就进行创造,对工程师提出了更高的要求,不仅需要具备扎实的基础知识,包括数学、物理、化学、材料学等等,更重要的是不断创新。

虽然摩尔定律已经慢慢达到它的物理极限,但绝对不表示创新可以就此停下来,发展了100多年的汽车工业尚在不断创新、变革,集成电路的未来更将拥有 “摩尔定律”之外的突破。
 

 

 

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文章收入时间: 2020-04-09
 
 
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