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未来半导体技术路线:运算能力不再是最终目标

导读: 据海外媒体报道,智能手机的销售减缓加上摩尔定律的瓶颈,半导体产业对于新制程节点可以提供的功耗、效能和成本改善的认知,在22纳米制程之后而出现变化,由于需使用多重曝光和鳍式电晶体(FinFET),导致设计与制造成本不断增加。

  OFweek电子工程网讯:据海外媒体报道,智能手机的销售减缓加上摩尔定律的瓶颈,半导体产业对于新制程节点可以提供的功耗、效能和成本改善的认知,在22纳米制程之后而出现变化,由于需使用多重曝光和鳍式电晶体(FinFET),导致设计与制造成本不断增加。

  而大环境出现变化,电脑从大型主机、桌上型电脑、笔电一路演化至智能手机和平板,之后却出现断层,缺少独霸市场的单一装置,反而增加许多垂直市场的客制化解决方案。

  据Semiconductor Engineering报导,半导体业者在进入10纳米制程之后再度面临静态功耗的问题,不仅需要更多色彩和图像层,芯片的设计和制造也比以往费时。动态功率密度和静态功耗引起的过热问题也随着节点增加而恶化,并且更难预测和验证。

  业者必须提高芯片的销售量,投资成本才可能回收。然而大环境却走向客制化,不仅无法以单一设计套用至几十亿装置上,设计和技术的再使用率和通用性也随之减少,尽管设计程序变得更复杂、芯片总数持续成长,但每一种设计的生产数量却出现下滑。

  新思科技(Synopsys)执行长兼董事长Aart de Geus表示,半导体产业过去有两个主要阶段,第一是运算,杀手级应用为个人电脑以及之后的网路、服务器和云端;第二则是移动,智能型手机成为大量应用程式的平台。

  这两个阶段对于技术开发有极大的影响力,但成长率已经大不如前。Geus预测,大概还需要好几年时间才能看出半导体产业转型后的经济效益。

  除了大环境的转变,半导体技术本身,像是新工具、材料、方法、标准,以及制作和封装芯片的方法,也面临转型。其中一项便是由Next Generation Mobile Networks群组制定5G无线传输规格,可提升网路下载速度至10Gbps,延迟小于1毫秒。

  英特尔(Intel)认为,5G可以打开网路功能虚拟化(NFV)和软件定义网路(SDN)的大门,高通(Qualcomm)则看好5G可以带动新服务、连结新产业和装置并改变使用者经验。

  除了数据传输外,数据储存也开始出现新技术,例如3D NAND Flash、高频宽存储器(HBM)、混合立方体存储器(HMC)、磁阻式随机存取存储器和3D XPoint技术等。

  另一块拼图则是封装方式,虽然FinFET和环绕式FET可解决功耗问题并改善性能,但也相对增加设计和制造的困难度和成本。替代方案便是采用2.5D或是扇出型等先进封装技术,目前半导体业者正投入研究,希望找出最理想的封装解决方案。

  展望未来,半导体和系统层级的需求将会持续成长,安全性也会纳入平行和垂直元件的设计。至于转变最大的就是运算能力将不再是最终目标,因为运算功能将逐渐分散到不同装置上,并且跨越不同的网路、市场与地点。过去由元件性能驱动设计的情形,也将改为由终端市场需求驱动技术的设计。

责任编辑:Alvin
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