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Automation2019

下一个决战点:逻辑芯片与存储器芯片的异质集成

  • 林育中

英特尔以前在DRAM的竞逐中退出,几十年后又重新投入存储器硏发,先从NAND flash,再到PCM。英特尔

我刚入半导体产业的时候,英特尔(Intel)是半导体业产业的庞然巨人,市值与其它同业有数量级的差距。于1984年自DRAM撤退后,专心致力于CPU的版图、成就霸业。卅几年光景过去,产业变成英特尔、三星电子(Samsung Electronics)、台积电三分天下。而且在摩尔定律尚未尽的路途上,英特尔看来走得有些步履蹒跚了。可是路途犹未了,接下来这个领先群争些什么?

如果没有典范移转式的变化─譬如最近光计算(optical computing)倏然出现在AI芯片的场域,我的猜想,下一次的决战点可能是逻辑与存储器的异质集成(heterogeneous integration),而且有许多迹象支持这样的猜想。

英特尔以前在DRAM的竞逐中退出,几十年后又重新投入存储器硏发,先从NAND flash,再到PCM。对我的意义是藉其于CPU原有的优势扩散出对存储器的影响力,以波特(Michael Eugene Porter)的竞争理论来说,是增加在加值链中的优势环节数目,巩固霸权。在纳米制程的年代,von Neumann体制中CPU与存储器的分离已造成速度和散热的障碍。要解决这问题,只有从这二者同时下手—最好是二者融合为一,象是in-memory computing。只可惜目前用PCM的方案改善有限,速度快了,但是还不够快,密度提升也仍嫌不足,整个组成还是无法改变目前的存储器架构,所以MRAM也还在英特尔的硏发雷达范围内。

三星在这竞争里有一手好牌,虽然在逻辑代工的制程犹有待追赶,但是相距不远;而存储器是其老本行,异质集成的前导技术之一晶圆级封装(wafer level packaging)也开发甚早。兼之其独立MRAM也已问世,离逻辑芯片与存储器芯片的异质集成看似只有一步之遥,虽然这一步是一大跨步。

台积电在逻辑制程微缩的竞争中无疑是现任的领先者,但是长期的自外于独立存储器的生产制造。虽然于嵌入式MRAM急起直追,而且将其应用推展至5/7nm的LLC(Last Level Cache),但是这和逻辑芯片与存储器芯片的异质集成是两回事,后者需要较髙的密度,不像嵌入式MRAM能屈就于逻辑制程的CMOS而令单元面积髙达50f2。独立存储器中的晶体管是过去存储器微缩的竞争主轴之一,要能有独立存储器芯片用于与逻辑芯片异质集成,这方面的努力还有待急起直追。

如果这些论述説服力还不够的话,也许你可以试著问这个问题—为什么找专长是新兴存储器(emergent memory)和三维单晶堆叠(3D monolithic stacking)的人来当技术长?

现为DIGITIMES顾问,1988年获物理学博士学位,任教于中央大学,后转往科技产业发展。曾任茂德科技董事及副总、普天茂德科技总经理、康帝科技总经理等职位。曾于 Taiwan Semicon 任咨询委员,主持黄光论坛。2001~2002 获选为台湾半导体产业协会监事、监事长。现在于台大物理系访问研究,主要研究领域为自旋电子学相关物质及机制的基础研究。