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后摩尔定律时代(一)-多元的价值创造方式

  • 林育中
摩尔定律作用下,先行者分走了新世代技术的大部份经济价值,持续领先的红利逐渐累积在家数越来越少的厂家身上。但在scaling竞争中没有出头走到最后的厂商,现在有机会以不同的创造价值方式加入竞争。Intel Corporation

美国DARPA(Defense Advanced Research Program Agency)中的ERI(Electronics Resurgence Initiative;电子业振兴计画)在七月中旬邀请半导体产业相关公司与学术界举办了后摩尔定律时代的研讨会,研讨会聚焦在新物质开发、设计、与芯片架构(chip architecture)三个领域。不熟悉DARPA的人也一定使用过它的研发成果,譬如Internet就是其发展出的ARPANET与IBM的BITNET连结而成,还有计算机的使用者图形接口(user graphic interface)等。DARPA虽然是为国防科技服务的组织,但是它过去对通用科技的未来远景的确极目千里,意见值得重视。

摩尔定律由摩尔于1965年在杂志上发表此一概念,其后半个世纪半导体及电子产业的价值创造完全依赖于scaling(尺度微缩)此单一概念。据粗略的估计,人类累积的资产有1/5来自于此价值创造方式。

半导体在scaling的过程当然不是用单一的方法就可以推动每个世代的进展,例如早期以CMOS取代bipolar要先解决CMOS速度原本较慢的问题、以铜导线替代铝导线要解决铜导线蚀刻的问题、以FINFET取代planar transistor要采用3D的制程等等。沿摩尔定律一路走下来虽然目标明确,却是在每一世代面临的问题各有各的难处。所幸这些不同面向的困难,都可以用传统半导体scaling体制内的人才和技术解决的。所以从外头来看,半导体制程技术可以用单一的参数-线幅-决定。

摩尔定律以每2年晶体管数翻2番的步伐造就了半导体的高科技产业样态:先行者享有市场早鸟的回馈,所以摩尔定律益发成为自我实现的预言。由于先行者分走了新世代技术的大部份经济价值,持续领先的红利逐渐累积在家数越来越少的厂家身上,这个现象在半导体的各次领域普遍可见,包括代工和存储器。

那么后摩尔定律时代呢?一般的看法是摩尔定律曲线的斜率会逐渐平缓,但是芯片效能会持续改进,譬如超高频、超低功耗或在一特定领域运算快速等,这也是为什么此次后摩尔定律时代研讨会会去探讨新物质开发、设计与芯片架构的原因,这些新的题目过去都不是scaling时代的主要议题。这样的价值创造方式就会让半导体产业由单一竞争轴线走向多元。

当然,这样的转变不会马上全面发生,毕竟从10nm以下还有7nm、5nm、3nm好几个技术节点要走,这是远超过5年以上的历程。但是ERI会议中举了新物质研究的例子:将逻辑与存储器合并在单一芯片上-讲白了,embedded MRAM就是其中先上场的例子。而MRAM的研发,所有代工厂都是买来或授权而来,原先并不在代工厂的scaling技术路线图之中。后摩尔时代的情节已逐渐发生了。

所以在后摩尔时代,我想象中的半导体竞技场会比较有趣些。在scaling竞争中没有出头走到最后的厂商,现在又重新有机会以不同的创造价值方式加入竞争!

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。