8月21日，英國媒體報(bào)道，該國前最大上市科技公司安謀(Arm)科技公司的共同創(chuàng)始人赫爾曼·豪澤表示，中國可輕易擊敗美國，控制全球半導(dǎo)體市場，引起業(yè)界一片嘩然。

實(shí)際上，自中興事件發(fā)生以來，對于我國半導(dǎo)體及芯片產(chǎn)業(yè)一直存在各種截然相反的認(rèn)識。而“中國芯”在面臨“捧殺”或“棒殺”的危機(jī)之時(shí)，更要應(yīng)對數(shù)據(jù)洪流時(shí)代的新變化與新挑戰(zhàn)。

超越不易

2017年，全球半導(dǎo)體市場達(dá)到4197億美元，同比增長21.6%。其中，每年消費(fèi)的芯片數(shù)量超過280億顆。在8月22日~23日于南京舉行的第十六屆中國集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會暨南京國際集成電路技術(shù)達(dá)摩論壇(CCIC 2018)上，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院執(zhí)行院長張衛(wèi)在分析上述數(shù)據(jù)時(shí)認(rèn)為，這充分體現(xiàn)出，“芯片無所不在，沒有芯片，就沒有現(xiàn)代生活”。

“自中興事件發(fā)生以來，對我國集成電路和芯片產(chǎn)業(yè)的各種議論之聲就層出不窮，有的說好，有的說壞。”賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂坦言。而現(xiàn)狀究竟如何?他援引了下列一組數(shù)據(jù)。

2007年到2017年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長率為15.8%，遠(yuǎn)高于全球半導(dǎo)體市場6.8%的增速。而2018年1~3月的銷售額為1152.9億元，同比增長20.8%。

在設(shè)計(jì)、代工和封裝測試方面，2017年，中國大陸進(jìn)入全球前50大設(shè)計(jì)企業(yè)的數(shù)量達(dá)到10家;中芯國際位列全球代工企業(yè)排名第5、華虹集團(tuán)位列第7;長電科技并購星科金朋后成為全球第三大封測企業(yè)。

即便如此，我國與國際先進(jìn)水平間的差距依舊。李珂直言，我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在封裝測試和芯片設(shè)計(jì)方面雖已具備國際競爭力，但在處理器、存儲器等高端芯片、模擬芯片方面與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比差距依然十分顯著。

英特爾一直是全球芯片領(lǐng)域的引領(lǐng)者。在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)，英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)分享該公司經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，提升芯片設(shè)計(jì)和制造水平是一件很困難的事，需要長時(shí)間的積累。

以英特爾為例。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布的2017年全球半導(dǎo)體行業(yè)研發(fā)投入超過10億美元的18強(qiáng)企業(yè)報(bào)告顯示，英特爾、高通和博通名列前三位，其中英特爾公司2017年研發(fā)投入達(dá)到了130億美元，占十強(qiáng)企業(yè)研發(fā)投入總額的36%。“英特爾是投入大量經(jīng)費(fèi)及許多年時(shí)間才獲得穩(wěn)定、大批量生產(chǎn)芯片的先進(jìn)制造能力的。”宋繼強(qiáng)說。

談及中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，他坦言，相比“超越”而言，“追趕”更加現(xiàn)實(shí)和理性。要做到“超越”，需要在新技術(shù)、新材料，乃至工藝流程方面做很多探索。而中國芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在更急需的是，在一些經(jīng)濟(jì)效益比較好的節(jié)點(diǎn)，如22納米制程工藝上，具備大規(guī)模自主生產(chǎn)能力，以支撐國內(nèi)大部分產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

探索艱難

50多年前，戈登·摩爾對芯片行業(yè)的發(fā)展作出預(yù)測：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，芯片的性能每隔18~24個(gè)月便會提升一倍。

然而，當(dāng)《自然》雜志2016年發(fā)文指出，即將出版的國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖不再以摩爾定律為目標(biāo)之后，有關(guān)摩爾定律是否已經(jīng)走到盡頭的討論就一直是業(yè)界的熱點(diǎn)。

在CCIC 2018上，中國工程院院士許居衍在報(bào)告伊始就提出，摩爾定律已死，人工智能萬歲。他以指數(shù)性創(chuàng)新為例，指出摩爾定律已經(jīng)失效，所以指數(shù)創(chuàng)新模式不是人工智能芯片創(chuàng)新的最佳途徑。

而宋繼強(qiáng)則認(rèn)為，“摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益將繼續(xù)存在”。他告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，結(jié)合登納德縮放(晶體管面積的縮小使得其所消耗的電壓以及電流會以差不多相同的比例縮小)、波拉克法則(同制程工藝下，處理器的晶體管數(shù)量提升2~3倍，性能只能提升1.4~1.7倍)和摩爾定律，可以構(gòu)建一個(gè)連接起價(jià)格、集成度和性能這三個(gè)相關(guān)因素的用戶價(jià)值三角。當(dāng)人們說摩爾定律已死時(shí)，他們通常是指用戶價(jià)值三角的一條或多條邊，而并不是特指摩爾定律那一邊。“摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益將繼續(xù)存在。雖然這個(gè)速度不會像以前那么快，但將持續(xù)存在。”宋繼強(qiáng)表示。

在解釋10納米一再“難產(chǎn)”的原因時(shí)，宋繼強(qiáng)告訴記者，之所以如此，是因?yàn)橛⑻貭栐?0納米制程上進(jìn)行了包括超微縮在內(nèi)的很多新技術(shù)、新材料、新工藝流程的探索。“截至目前，我們已經(jīng)積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，近幾個(gè)月良品率在快速提升。”

“10納米明年一定可以量產(chǎn)，而在10納米的基礎(chǔ)上，7納米的進(jìn)展也會非常順利。” 宋繼強(qiáng)對此表示樂觀。

未來方向

受限于CMOS技術(shù)和馮·諾依曼模式兩大方面存在的問題，許居衍提出，新時(shí)代芯片創(chuàng)新應(yīng)該聚焦于計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新。而對于架構(gòu)創(chuàng)新，他認(rèn)為系統(tǒng)視野、2.5D或3D堆疊、異構(gòu)架構(gòu)是最主要的三大方向，特別是可重構(gòu)芯片將大有可為。

而在宋繼強(qiáng)看來，過去半個(gè)多世紀(jì)里，我們經(jīng)歷了計(jì)算的不斷演進(jìn)。從上世紀(jì)60年代的大型機(jī)到后來的客戶端+服務(wù)器、WEB、云、人工智能等，這意味著計(jì)算從生產(chǎn)率計(jì)算向生活方式計(jì)算、場景計(jì)算、智能計(jì)算等持續(xù)演進(jìn)。而智能計(jì)算之前的計(jì)算時(shí)代，其發(fā)展符合貝爾定律，即每10年便會開發(fā)出一代新型的更小、更便宜的計(jì)算設(shè)備，與此同時(shí)設(shè)備或用戶數(shù)則增加10倍。而到了以人工智能為代表的智能計(jì)算時(shí)代，芯片無處不在，則可能不再有單一的主流設(shè)備類別。

正因?yàn)槿绱?，英特爾將自身定位為以?shù)據(jù)為中心的公司，認(rèn)為萬物互聯(lián)將讓我們進(jìn)入一個(gè)數(shù)據(jù)洪流的時(shí)代，而萬物智能互聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流動則需要端到端的芯片支持。

宋繼強(qiáng)認(rèn)為，在此背景下，一種芯片很難“包打天下”，異構(gòu)系統(tǒng)與新數(shù)據(jù)處理結(jié)合將是未來產(chǎn)品演變的方向。而英特爾新的異構(gòu)模型將采用“混搭”的方式，將不同的芯片通過多種封裝形式放在一起。

他告訴記者，英特爾于去年宣布的“嵌入式多芯片互連橋接”(EMIB)封裝技術(shù)就是英特爾混搭異構(gòu)計(jì)算策略的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)可以連接不同制程工藝生產(chǎn)出來的“小芯片”，采用全新的2D或3D封裝技術(shù)，能夠以超高能效移動設(shè)備的功耗，提供強(qiáng)大的PC性能。