【芯视野】聚焦 “后摩尔时代潜在颠覆性技术” 中国的机会在哪?

作者: 爱集微
2021-05-30 {{format_view(5515)}}
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【芯视野】聚焦 “后摩尔时代潜在颠覆性技术” 中国的机会在哪?

1.【芯视野】聚焦 “后摩尔时代潜在颠覆性技术” 中国的机会在哪?;
2.SEMI:今年中国大陆8英寸晶圆产能占全球18%,排名第一;
3.合同债务近6亿元!江西益丰泰被韩国显示设备制造商取消订单
4.大咖云集南京,创新强链!共探Mini/Micro LED等新型显示产业发展现状与趋势


1.【芯视野】聚焦 “后摩尔时代潜在颠覆性技术” 中国的机会在哪?;




(记者 张轶群)5月14日,“后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术”在国家科技体制改革和创新体系建设领导小组被讨论之后,受到高度关注。

虽然后摩尔时代的技术发展问题,至少在5年前便在业内被讨论,此时登上国家“台面”显然说明其技术发展已经到了“充分且必要”之时。

综合目前的行业看法,潜在“颠覆性技术”包含四方面内容:特色工艺、新材料、新架构、先进封装,目前在这些领域中国都有潜在能够获得突破的机会。

行业人士指出,在如今半导体行业处于大变局的当下,提前实现对于“潜在颠覆性技术”的布局,有助于维持集成电路产业持续向前发展,有助于中国集成电路产业突破限制和封锁,实现弯道超车,也有助于更好应对未来在高科技领域的全球竞争。

为何关注后摩尔时代颠覆性技术?

过去的半个多世纪,半导体行业一直遵循着摩尔定律的轨迹高速发展,但近年来,随着制程不断向前演进,技术升级的空间变小,成本的极具增加,单纯依靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求,摩尔定律显得“力不从心”,半导体行业逐步进入后摩尔时代。

摩尔定律虽然放缓,科技进步的速度变得难以预测,但集成电路依然不可替代,关注后摩尔时代潜在颠覆性技术,有几方面意义。

一是有观点认为这样的颠覆式技术能够为“摩尔定律”续命,保持集成电路继续向前快速发展,让科技进步重新找回“节奏感”。当前,半导体产业技术创新密集而活跃,提前对这些潜在技术进行布局,无论是对企业还是对产业而言,有助于在变革时代掌握主动权。

二是中国集成电路产业发展迅速,近年来已经在许多关键技术方面获得突破。但同时应该看到,以美国为首的西方国家,始终对我国半导体产业发展进行打压,这种情况在一直以来的《瓦森纳条约》中对于光刻机的管制,对于大硅片技术的限制,近年来对于中兴、华为、晋华等中国企业的制裁上体现得更为明显。

“后摩尔时代”的来临,既是对整个中国半导体行业发展的挑战,但也可以说是一种机遇,如果能够加强“后摩尔时代”集成电路潜在颠覆性技术的研发和提前布局,则能够抓住“弯道超车”的机会,实现中国集成电路产业发展的突围。

“趋缓的摩尔定律给追赶者机会。”近日,中国工程院院士吴汉明在“先进集成电路技术与产业创新”论坛上发言时指出。

三是如今美国、韩国、日本、欧盟等国家和地区都开始在半导体领域进行巨额投入,这其中就包括潜在颠覆性技术。今年恰逢“十四五”的开局之年,“02专项”也在去年结束,因此,无论是对国家自身的半导体产业发展,还是考虑到未来国家间的高科技领域竞争,对于“后摩尔时代”潜在的颠覆性技术进行提前布局十分必要。

新材料与新架构

目前,九成半导体器件由硅制造,硅材料具有集成度高、稳定性好、功耗低、成本低等优点。但在后摩尔时代,除了更高集成度的发展方向之外,通过不同材料在集成电路上实现更优质的性能是发展方向之一。此外,以RISC-V 为代表的开放指令集将取代传统芯片设计模式,更高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。

北京半导体行业协会副秘书长朱晶曾撰文指出,围绕新材料和新架构的颠覆性技术将成为“后摩尔时代”集成电路产业的主要选择。

在新材料方面,朱晶认为通过全新物理机制实现全新的逻辑、存储及互联概念和器件,推动半导体产业的革新。例如,拓扑绝缘体、二维超导材料等能够实现无损耗的电子和自旋输运,可以成为全新的高性能逻辑和互联器件的基础;新型磁性材料和新型阻变材料能够带来高性能磁性存储器如MRAM和阻变存储器,三代化合物半导体材料、绝缘材料、高分子材料等基础材料的技术也在孕育突破。

东方证券的分析指出,随着5G、新能源汽车等产业的发展,对高频、高功率、高压的半导体需求,硅基半导体由于材料特性难以完全满足,以GaAs、GaN、SiC 为代表的第二代和第三代半导体迎来发展契机。

在新架构方面,朱晶认为,以RISC-V为代表的开放指令集及其相应的开源SoC芯片设计、高级抽象硬件描述语言和基于IP的模板化芯片设计方法,将取代传统芯片设计模式,更高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。类似脑神经结构的存内计算架构将数据存储单元和计算单元融合为一体,能显著减少数据搬运,极大地提高计算并行度和能效。计算存储一体化在硬件架构方面的革新,将突破AI算力瓶颈。

异构集成与先进封装

随着先进制程的不断向前演进,芯片制造工艺正变得复杂而且昂贵。在应用多元化的今天,要求更加灵活和多样的集成方式,这需要从以前的二维平面向三维立体进行拓展,将不同功能的芯片和元器件整合封装,实现异构集成。

基于Chiplet(芯粒)的模块化设计方法将实现异构集成,被认为是增强功能及降低成本的可行方法,有望成为延续摩尔定律的新路径。Chiplet模式能满足现今高效能运算处理器的需求,具备设计弹性、成本节省、加速上市三大优势。

异构集成的关键在于掌握先进封装技术,具有降低芯片设计难度、制造便捷快速和降低成本等优势。SiP 等先进封装技术是Chiplet 模式的重要实现基础,Chiplet模式的兴起有望驱动先进封装市场快速发展。

方正证券的分析指出,先进封装之所以能够成为持续优化芯片性能和成本的关键创新路径,主要在于以下两点:

一是小型化:通过单个封装体内多次堆叠,实现了存储容量的倍增,进而提高芯片面积与封装面积的比值。

二是高集成:以系统级封装SiP实现数字和非数字功能、硅和非硅材料和器件、CMOS和非CMOS电路等光电、MEMS、生物芯片等集成在一个封装内,完成子系统或系统。

分析进一步指出,得益于对更高集成度的广泛需求,以及5G、消费电子、物联网、人工智能和高性能计算HPC等大趋势的推动,业界需要依靠先进封装来对冲芯片制造端的阻力,先进封装逐步进入其最成功的时期。

目前,先进封装的重要性已成为行业共识,为抢占技术高地,全球主要封测厂、晶圆厂、IDM都在加紧布局先进封装。

长电CEO郑力此前在接受媒体采访时表示,“后摩尔时代”封装技术已经不再单纯地只以线宽、线距和集成度来衡量,而是更多地考虑如何提升系统性能以及提升整个系统的集成度,封装测试环节在整个产业链中的创新能力和价值越来越高。

成熟工艺与特色工艺

在“后摩尔时代”,随着追求高精度制程工艺的节奏放缓,掌握成熟特色工艺的芯片制造商会首先获益,可以凭借着产能优势、区位优势、服务优势、成本优势,来不断拓展市场,并提升自身的技术水平,向更具有竞争力的领域延伸。

行业人士指出,特色工艺一般而言不会过度追求制程的精度,以注重工艺成熟度、高性价比为核心,但相应产品的市场空间会长期存在,并且还会随着下游产业的发展而增长。

方正证券的分析指出,成熟工艺主要体现在8寸片和功率半导体领域。功率半导体很多工艺平台主要在8寸,并且8寸和12寸工艺上差别不大,从线宽角度看,12寸功率半导体也仅仅是90nm,只有做到功率IC才会往65nm线宽去发展。这意味着国内绝大多数半导体设备和材料公司都可以为功率半导体产线提供设备和材料,从而最大限度的解决了卡脖子瓶颈问题,这是功率半导体发展的基础。同时随着国内新势力造车,以及中国的人口优势,在未来新能源汽车渗透率逐年提升的行业背景下,国内功率半导体公司将迎来黄金发展期。

从市场的角度,目前在先进制程方面,10nm以下产能仅占17%,而83%的市场是10nm以上节点。最近一年的缺芯事件也说明了如28nm、40nm等成熟制程的芯片产品仍有巨大的市场空间。

吴汉明院士就指出,实现本土可控的55nm芯片制造,比完全进口7nm产品更有意义。如果能够运用成熟工艺,结合新材料的运用提升芯片性能,将是后摩尔时代本土半导体产业的重要发展机遇。

此外,如射频领域的特色工艺制造,也是我国可能实现突破的领域。射频前端器件一般使用成熟制程,不跟随摩尔定律迭代。射频前端器件对GaAs\GaN等新材料、新工艺的需求远胜于对先进制程的需求。射频前端器件对于移动通信意义巨大、市场广阔,在后摩尔定律时代,有利于我国追赶、反超世界先进水平。(校对/Humphrey)


2.SEMI:今年中国大陆8英寸晶圆产能占全球18%,排名第一;


近日知名半导体市场分析机构SEMI发布了全球8英寸晶圆厂展望报告,报告称全球8英寸晶圆设备支出在2012年至2019年间曾长期徘徊在20亿至30亿美元,之后在2020年超过30亿美元大关,今年设备支出预计将达到近40亿美元。

8英寸支出增加的部分反映了全球半导体行业正在努力克服当前的芯片短缺问题。



SEMI首席执行官Ajit Manocha说:“8英寸晶圆厂前景报告显示,到2024年,全球预计会新建22座8英寸晶圆厂,以满足对依赖模拟芯片、电源管理和显示驱动器集成的5G、汽车和物联网设备不断增长的需求。”

这份报告涵盖了2013年至2024年的8英寸晶圆产能情况,今年逻辑芯片代工厂将占全球晶圆厂产能的50%以上,模拟芯片类占17%,分立器件占10%。

从地区来看,中国大陆将在今年以18%的份额在8英寸产能上领先世界,其次是日本和中国台湾地区,各占16%。



预计2022年8英寸全球设备投资将保持在30亿美元以上,其中代工部门占支出的一半以上,其次是分立/功率占21%,模拟占15%,MEMS和传感器占7%。


3.合同债务近6亿元!江西益丰泰被韩国显示设备制造商取消订单


据THE ELEC报道,韩国显示设备制造商Top Engineering周五表示,因江西益丰泰光电技术有限公司(以下简称:益丰泰公司)未在下单后的两年半年后兑现付款承诺,其已经取消签订的供应合同。

Top engineering成立于1993年11月,是韩国最早的半导体设备企业之一,是半导体、LCD、LED及OLED工艺设备制造企业,同时也生产部分半导体封测设备。

益丰泰公司于2017年8月注册成立,公司位于江西省吉安市井冈山经济技术开发区,是一家集液晶显示器的研发、设计、生产、销售和服务为一体的大型高科技企业,是江西省2018年第一批重点建设项目单位。

但企查查显示,益丰泰公司与国内多家公司存在经济纠纷关系,因多次未履行给付义务,已被列为失信被执行企业,被限制高消费。



(图源:益丰泰)

Top Engineering表示,该公司于2018年与益丰泰公司签订了价值79亿韩元和31亿韩元的供应合同,总金额达110亿韩元(合人民币6300万元)。尽管益丰泰公司要求延长合同期限,但其还未验货和付款。

Top Engineering的一位发言人称无法联系到益丰泰公司。因此,这家韩国公司做出了取消合同的决定。

发言人进一步表示,将和其他与益丰泰公司签署类似合同的韩国企业,以及韩国显示器产业协会(KDIA)合作,解决这一情况。本次的未收款项将列入损失。

在此之前的去年12月,韩国DMS也取消了与益丰泰公司之间签订的60亿韩元的合同。

此外,韩国Vessel与益丰泰公司签署了105亿韩元的供应合同,YEST也达成了一份价值61亿韩元的合同。两家公司表示,最初合同的截止日期是2018年11月,自那以来,合同已经延长了4到5次。两家公司预计也将宣布取消供应合同,最新合同的截止日期是5月31日。

知情人士表示,益丰泰公司将向韩国显示设备制造商支付约1000亿韩元(合人民币5.72亿元)的债务。

但关键在于,目前无法联系上该公司。报道指出,韩国显示器产业协会预计将面临激烈指责。据悉,该组织一直在和江西省政府和律师事务所以及行业协会进行合作,但就益丰泰公司还款一事还没有出现明显进展。


4.大咖云集南京,创新强链!共探Mini/Micro LED等新型显示产业发展现状与趋势


5月28日,2021第八届海峡两岸(南京)新型显示产业高峰论坛以“自主可控、创新强链、合作共赢”为主题,在南京东郊国宾馆成功举办。

大会现场

会上,江苏省工业和信息化厅党组成员机关党委书记姜良致辞表示,“未来3-5年是江苏新型显示产业由大到强实现高质量发展的关键时期,一要更加注重科技创新;二是强化产业链协同;三是持续优化市场环境”。

南京市工业和信息化局副局长唐永实致辞表示,“新型显示产业已经成为通往未来智能世界的入口,正在成为升级新型消费、壮大数字经济、发展信息产业的重要推动力”。

南京经济技术开发区管委会主任沈吉鸿向与会嘉宾介绍了南京经开区新型显示产业的发展情况。新型显示产业作为经开区第一大支柱产业,已构建起从上游液晶材料、液晶面板,到中游液晶模组,再到下游整机应用的全产业链条,集聚了韩国LG电子、LG显示、日本夏普、中电熊猫、瀚宇彩欣等100余家企业,年产值超过1000亿元,产业规模占全市80%以上。目前,经开区新型显示产业已拥有夏普全球研发中心等市级以上各类企业研发机构76家,国家级企业技术中心1个,光电类新型研发机构5家,集聚了市级以上高层次创业创新人才200余名,培养了高光科技、晶能科技等一批高层次人才领军企业,自主创新、高端发展的态势正在逐渐形成。

本次大会邀请到38位权威院士、专家学者和名企高层代表,共同深入探讨了新型显示、新材料、新设备的发展趋势。中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士分析,“从基板维度看,海峡两岸新型显示从面积上贡献了全世界最大的产能;从显示技术发展来看,液晶显示加上Mini LED背光技术的成熟,各大厂商分别推出Mini LED背光产品,色域和对比度已经可以和OLED产品媲美”。

大会现场

据悉,我国显示产业在漫长的发展过程中,不断寻求发展和创新,截止到2020年,我国TFT-LCD全球产能占比由5年前的23%提升到50%AMOLED产能则位居全球第二2021年作为“十四五”开局之年,Mini /Micro LED新型显示技术快速发展,给我国显示产业寻求到了新的突破口和机遇。

随着科技的发展和进步,我国新型显示技术的前端应用逐渐显现并赶超发达国家,沉浸式虚拟技术在影视制作的运用,大屏显示在智慧城市、智慧交通、智慧教育、航空发射等各领域的应用越来越广泛并成熟。专家认为,新型显示产业将会成为人类发展过程中应用场景最多的产业。

在国家产业发展规划方向上,我国把新型显示产业打造成可信赖的长板产业,目前中国显示产业已完成了第一阶段的目标,解决了 “缺芯少屏”的窘境。当前阶段亟需补足短板,加强创新,完善本地产业链,全面提升核心能力,为推动全球显示技术的进步发挥引领作用。本次峰会上,京东方科技集团股份有限公司副总裁、南京京东方显示技术有限公司董事长兼总经理、成都中电熊猫显示科技有限公司董事长马亮坚定地表示:“我们始终保持对技术的尊重和对创新的坚持”。由此可见,创新是驱动发展的根本。

据了解,去年11月京东方通过收购南京G108高世代液晶面板项目落地南京,或将成为南京新型显示产业的新起点。南京经开区管委会副主任刘洪文向媒体表示,京东方落地南京后,仅半年时间为经开区带来59亿元产值。

此外,在高峰对话环节,与会专家和领导针对国内国际形势变化、产业链卡脖子问题进行了深入交流,期望以本次峰会为基础平台,达成产业链长期发展和两岸合作的目的。与会企业还展示了核心技术和最新产品,引发了国内外企业界、学术界领袖、上游材料设备、面板企业以及专家学者的激烈探讨。(校对/小北)


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