英特爾創(chuàng)始人為拯救美國半導(dǎo)體業(yè)留下了哪些策略和突破方案？

自2010年以來，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界就一直在關(guān)注同一個(gè)話題：摩爾定律何時(shí)走到頭？這也意味著摩爾定律會失效，這種說法成為了經(jīng)典的論調(diào)。

隨著半導(dǎo)體工藝的不斷升級，每次量產(chǎn)工藝的突破也意味著摩爾定律的懸疑。在28納米量產(chǎn)時(shí)，業(yè)界普遍認(rèn)為10納米是硅基芯片的極限，這也意味著10納米時(shí)摩爾定律會壽終正寢。然而，現(xiàn)在，臺積電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3納米，并儲備了2納米和1納米工藝。這也說明摩爾定律的壽命仍在延長，但也有失效的危險(xiǎn)。

為了應(yīng)對這種情況，美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）微系統(tǒng)技術(shù)辦公室于2017年6月推出了新的電子復(fù)興計(jì)劃（ERI，Electronics Resurgence Initiative），主要目的是擔(dān)心半導(dǎo)體技術(shù)朝前發(fā)展，摩爾定律會越來越失效。這個(gè)計(jì)劃在某種意義上是現(xiàn)實(shí)版本的“拯救半導(dǎo)體大兵摩爾”。

而摩爾定律的突圍之路包括優(yōu)化芯片架構(gòu)、優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)、改用更合適的材料以及高度集成。美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）會同美國半導(dǎo)體研究聯(lián)盟（SRC）組織全球科學(xué)家對未來半導(dǎo)體發(fā)展方向進(jìn)行了深度探討，形成了芯片從基礎(chǔ)階段到應(yīng)用的八層架構(gòu)，其中構(gòu)成底層的四層與老摩爾1965年提出的四條突圍路線有異曲同工之妙。這對于中國作為半導(dǎo)體后進(jìn)國家趕超歐美具有啟發(fā)意義。

中國可以從以下三個(gè)方面入手：一是材料，如探索超CMOS材料和器件；二是基礎(chǔ)架構(gòu)，如使用新型金屬和復(fù)合材料；三是集成，如通過三維單片片上系統(tǒng)（3DSoC）計(jì)劃開發(fā)3D單片技術(shù)。

同時(shí)，中國也要抓住芯片制造業(yè)追趕的機(jī)遇，通過類似先進(jìn)封裝方式進(jìn)行性能快速提升。在美國電子復(fù)興計(jì)劃的第一批入選項(xiàng)目中，有一項(xiàng)稱為“利用致密細(xì)粒度的單片三維集成技術(shù)徹底改革計(jì)算系統(tǒng)”的項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目標(biāo)非常高遠(yuǎn)，即通過使用單片三維集成系統(tǒng)，使傳統(tǒng)工藝（90-28納米級別）所制造的芯片能夠與目前最先進(jìn)技術(shù)所制造的芯片相媲美。如果能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，那么中國大陸也將擁有與臺積電7-16納米工藝一戰(zhàn)之力的能力。

此外，中國在半導(dǎo)體材料方面也要加強(qiáng)研究。雖然碳化硅等化合物半導(dǎo)體材料在功率器件上表現(xiàn)出色，但并不一定是硅基材料的合適替代品。因此，全球科學(xué)家普遍在探索“超CMOS”（beyond-CMOS）材料和器件，這些材料和器件將在未來的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

最后，從整個(gè)芯片制造周期看，需要通過引入更高效能的EDA工具來實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)（IDEA）。目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)布線圖智能生成器，使沒有電子設(shè)計(jì)專業(yè)知識的用戶能夠在24小時(shí)內(nèi)完成電子硬件的物理設(shè)計(jì)，從而覆蓋混合信號集成電路、系統(tǒng)級封裝和印刷電路板等全領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)方面的進(jìn)步，可以大大加快芯片制造周期，從而更快地推向市場。