多年來摩爾定律(Moore’sLaw)推動了產能提升,也帶動了半導體產業(yè)驚人的發(fā)展。這驅動力創(chuàng)造了超快速數字處理器、寬帶的提升及容量龐大的存儲器,使得個人計算機、移動電話以及需要大量資料流量與儲存空間的應用裝置,生產力獲得大幅提升。
然而,IC產業(yè)的經濟學和社會的進步正給半導體行業(yè)帶來革命性轉變。半導體產業(yè)正面臨著雙重挑戰(zhàn):一方面,利用先進CMOS技術開發(fā)SoC的成本飛漲;另一方面,體積的繼續(xù)縮小將把摩爾定律推向末路。由此在半導體業(yè)界誕生了MorethanMoore,超越摩爾定律(或稱新摩爾定律),即芯片發(fā)展要追求功耗下降及綜合功能的提高,實際上轉向更加務實的滿足市場的需求。在一些全新的平臺上,如蘋果電腦的iPhone、任天堂的Wii等等平臺中,其核心處理器和應用處理器性能遠遠比不上多核的CPU,但是其多樣化的、有趣的應用,卻迷倒了全球成千萬上億的用戶。
同時,消費者所要求的附加價值不再是更多產的消費電子設備,而轉變?yōu)槌尚滦椭悄墚a品;全球老齡化趨勢帶來了對醫(yī)療設備和食品安全的需求;環(huán)保意識的提升需要智能“綠色”解決方案;交通領域,IC創(chuàng)新可確保安全、克服交通擁堵,還可為在路上的人們提供實時信息、娛樂和服務……這些應用,以及許多其他應用,通常都是通過整合現有CMOS技術和“新摩爾定律”的技術而實現的——“新摩爾定律”的技術包括模擬混合信號、高壓和超低功耗等。向多技術設備的轉變還將影響設計和架構方法、建模和特性及系統(tǒng)架構。最終,現有的聯合研發(fā)模式將發(fā)生改變,新的生態(tài)系統(tǒng)將形成。
因此數十年來主宰半導體制程技術的摩爾定律,將僅應用于有限的高容量領域。不過如果達到體積或經濟可行性的界限,就是摩爾定律消失的時候。到今天來看,摩爾定律的壽終正寢,可能在16納米時,即2016~2018年左右,可以理解為即便到那時尺寸還能縮小下去(技術上可行),但是由于經濟上成本太高,自然就很少被人采用。不過半導體業(yè)在任何時候,降低功耗,減少成本及提高功能總是正確的。因此新摩爾定律可能在這個時代更為適用,因為對于客戶來講,并不會去關心芯片里面究竟是多少納米尺寸。
回顧過去,金融危機并沒有推遲半導體的發(fā)展路線,但是卻改變了產業(yè)的格局,有的整合,有的破產,無論大、小公司不得不降低成本,節(jié)省開支,投資額則相對減少。目前整個半導體產業(yè)正在探索兩條道路:一種是繼續(xù)縮小尺寸traditionalscaling,還是MoreMoore,后摩爾定律,注重功耗降低及性價比的提高。尤其是新材料的開發(fā)會使產業(yè)更加創(chuàng)新發(fā)展,朝著更小尺寸、更高密度發(fā)展,而新摩爾定律MorethanMoore更是推動了CMOS的技術發(fā)展。
圖1半導體技術的發(fā)展路線
新摩爾定律時代的機會和創(chuàng)新
恩智浦半導體多重市場半導體事業(yè)部大中華區(qū)高級市場總監(jiān)梅潤平表示:“創(chuàng)新永遠是半導體公司成功的必備條件。但我們在積極創(chuàng)新的同時,必須摒棄不顧成本與能力限制,一味追求極限速度的做法。只有如此,我們才能開發(fā)出更具效益的技術,從而實現為消費者提供更優(yōu)質生活體驗的最終目標。新摩爾定律體現了由僅僅關注CMOS向關注整合多重技術轉變的發(fā)展趨勢。此發(fā)展重心的轉移不但為半導體制造商提供了新發(fā)展方式,同時也促進了一個廣受關注的創(chuàng)新商業(yè)模式的發(fā)展。”他還舉例解釋了新摩爾定律如何和摩爾定律結合,圖2所示一個智能系統(tǒng)中,處理器存儲設計屬摩爾定律的范疇,會繼續(xù)沿著更小更強的方向發(fā)展,但是在整個芯片的設計中,還要考慮集成無線電、電源、傳感器等模塊,這樣設計出的產品就是高價值智能系統(tǒng)。
圖2摩爾定律與新摩爾定律相結合
同時中國半導體行業(yè)協會理事長俞忠鈺認為信息化和工業(yè)化融合給IC帶來了新的機遇,IC產品在工業(yè)化領域應用日趨深入和廣泛,體現在
汽車電子、工業(yè)電子、醫(yī)療電子和物聯網的兩化融合,他認為半導體產業(yè)會沿著摩爾定律發(fā)展但是morethanmoore比重也在加大。
可見電子市場中的許多應用,如射頻器件、電源管理子系統(tǒng)、被動元件、生物芯片、傳感器、執(zhí)行裝置和微機電系統(tǒng)(MEMS)在半導體產
品中正扮演著同樣重要的角色。將各種模擬功能集成到基于CMOS的特色技術中,使其成本得以優(yōu)化、并為系統(tǒng)提供有增加價值的解決方案的各
種多樣化的技術,就是MorethanMoore。
“我非常看好許多真正模擬世界的‘接口’技術,其中模擬/混合信號技術、高壓技術、光電子技術和微機電系統(tǒng)/傳感器將充滿機會。
”X-FAB銷售與市場營銷副總裁ThomasHartung先生說。“我們的任務和服務就是幫助系統(tǒng)和芯片設計師實現他們的創(chuàng)新和創(chuàng)意,為此我們可以
提供包括精確模型的、全面的工藝設計工具包,快速、方便和靈活的代工服務,產品壽命周期管理和供應鏈管理等。”
綠色節(jié)能應用
今天,隨著能源短缺和全球變暖現象的加劇,各國政府都在大力倡導可持續(xù)發(fā)展,提出了各種環(huán)保指令。同時,環(huán)保意識也已成為消費
者的共識,他們越來越關注小尺寸、多功能、節(jié)能省電等問題。
恩智浦的GreenChip系列產品即是成功范例,不但符合能源之星(EnergyStar)的規(guī)范,還減少了二分之一的電源供應損耗。該產品結合
了優(yōu)化的架構與設計,并搭配特殊的半導體技術,從全功率到待機模式,都一樣具備節(jié)能效果。摩爾定律應用的特點,就是將眾多功能整合至
單一IC,不過在此并不適用。恩智浦采用了不同的IC技術,以達成優(yōu)化的整體性能:在主要控制器與功率因素校正上整合高壓裝置,與這些裝
置的接口采用高密度、高速、低電壓控制智能接口。最后在輸出控制器采用低至中壓技術,以在二級高壓電流的狀況下控制同步整流器。
目前有綠色光源之稱的LED照明是另一大被業(yè)界廣為關注的熱點技術。預計在2010年之后,LED將越來越廣泛地應用到室內照明、路燈、
服裝裝飾等新應用上。
在照明領域耕耘多年的恩智浦公司也推出了創(chuàng)新的解決方案,這種全新概念LED燈泡融合了傳感技術、控制技術、無線技術和先進接口等
,可以提供完全不同的照明體驗,包括移動應用的LED閃光燈、液晶電視的LED背光調光技術,可大幅節(jié)省超過50%能源。
醫(yī)療應用的超低功耗技術
醫(yī)療電子是半導體發(fā)展最快速的領域之一。恩智浦的超低功率解決方案基于磁感應無線電技術及CoolFluxDSP,可支持最新的助聽器產品
。其芯片支持最高可達298kbps的數據速率,并具備雙向通訊功能,支持立體聲音頻流和雙耳處理等新型應用。集線器的使用可為MP3播放器或
移動電話配備無線連接功能,輕松與助聽器連接。此外,相較于射頻信號,短距離(50厘米以下)的磁感應無線電信號可節(jié)省更多能源;穿越
身體組織時,信號強度的降幅也相當有限。磁感應無線電信號與人體組織的互相作用也遠低于傳統(tǒng)的射頻訊號,因此可降低組織損傷的風險。
其他超低功耗醫(yī)療應用,包括監(jiān)控生命功能的體內傳感器、神經刺激與疼痛管理應用設備,以及心律管理設備。以上都是新摩爾定律技
術提升生活質量,而不只是加快生活速度的成功典范。
MEMS
MEMS市場因為許多行業(yè)引入固態(tài)的壓力傳感器、慣性傳感器、紅外傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和生物芯片等技術而得以興起,并因
為它們與其它電子系統(tǒng)協同產生新的應用而發(fā)展。由于MEMS器件的制造技術與集成電路的相似,因此X-FAB能夠協同利用這兩種技術以及其在模
擬/混合信號代工工藝經驗方面的優(yōu)勢。這確保了X-FAB能夠提供與CMOS工藝一樣的高質量組織、采購和在MEMS技術領域大批量制造的經驗。
樂觀與謹慎
究竟2010年產業(yè)將如何發(fā)展?目前的復蘇是長久性的,還是暫時性的?多重跡象表明,產業(yè)正處于復蘇階段,但是仍舊非常脆弱,可能
與全球經濟的大環(huán)境緊密相關。盡管2010年將是極具挑戰(zhàn)性的一年,但是相信對于創(chuàng)新公司來說,機遇與挑戰(zhàn)并存。研發(fā)的持續(xù)投入以及新興
市場的開發(fā)對于未來必定會有所幫助。反觀過去幾次金融風暴,持續(xù)研發(fā)對于各家公司來說,是快速從危急中復蘇的關鍵手段。
不論是先進的CMOS系統(tǒng)單芯片,或是未來對新摩爾定律技術的應用,創(chuàng)新都將持續(xù)推動半導體產業(yè),因此目前所面對的挑戰(zhàn),就是要因
應已然改變的經濟現實,采取自己的創(chuàng)新策略。