陈光:引导未来集成电路芯片产业链发展趋势

陈光强调，从集成电路芯片技术发展的角度来看，晶体管小型化、三维集成和软硬件协同可靠性设计三要素缺一不可，将引导未来集成电路芯片产业链的发展趋势。5G和AI会引起大量的数据信息，这些数据信息必须落地，与物联网相连，并与传统处理技术、先进技术等各种处理技术相融合，这将推动整个半导体行业的发展趋势。

12月10日，中国集成电路芯片设计行业2020年年会暨重庆集成电路芯片产业链改革创新峰会在重庆召开。在社区论坛上，台积电(中国)有限公司总经理陈光发表了题为《半导体行业发展前景》的主题演讲。陈光强调，从ADS7824U集成电路芯片技术发展的角度来看，晶体管小型化、三维集成和软硬件协同可靠性设计三要素缺一不可，将引导未来集成电路芯片产业链的发展趋势。

IC芯片产业链自60多年前问世以来，经历了中型机和PC机时期，现在处于移动测量时期，之后将进入普及测量时期。陈光透露，两年前台积电预测分析，移动测量期和普及测量期的过渡点在2020年，截止2020年12月，从目前的产品体系来看，这个过渡点已经出现。

进入普及测量期后，已经从移动测量期的智能手机，演变为移动测量服务平台、高宽比测量服务平台、切车测量服务平台、物联网测量服务平台。这四大测量服务平台的积累，将使半导体行业再次回到指数级快速提升期。陈光对半导体材料行业的前景非常乐观。

2020年半导体材料市场需求高的原因很多。很多人可能更关心供应链管理和华为芯片限制，但其实除了这个外在原因，2020年自己的要求也是比较充裕的。陈光表示，台积电在前一年对2020年的需求进行了预测和分析。上半年遇到肺炎疫情时，不清楚是否会对当时的销售市场造成伤害。现在没有造成危害，半导体行业进入了快速发展期。

现在5G和AI是网络热点，以5G和AI为关键的IC应用正在进入电力能源、制造业、社会保障、身心健康、新闻媒体、游戏娱乐、通信等社会发展的各个领域。5G是连接的技术，AI是数据处理方法的技术，5G和AI严重依赖先进技术。由于对特性、功能损耗和处理速度的要求很高，5G和AI处理芯片必须采用先进的技术。

除了先进的工艺规定，5G和AI也将推动半导体行业的发展趋势。5G和AI会引起大量的数据信息，这些数据信息必须落地，与物联网相连，并与传统处理技术、先进技术等各种处理技术相融合，这将推动整个半导体行业的发展趋势。

肺炎疫情对人们来说是一场巨大的灾难，但由于防疫的必要性，肺炎疫情造成了良好的不良反应——加快了社会发展的智能化进程。智能基础设施必须推广，但肺炎疫情只会加速这一进程。如今由于肺炎疫情，在家办公已经成为常态，对网上办公机械设备的要求有所提高；为了更好地控制肺炎疫情的蔓延，对安全监控系统的系统软件提出了新的规定。肺炎疫情加速了智力和经济全球化的进程。

互联网时代将创造大量的数据信息。为了更好的解决这类数据信息，必须使用物联网机器采集数据，使用5G传输数据，使用云和AI解决数据信息。这种数据信息要用更高的特性和大量的晶体管来解决，所以晶体管总数达到了令人震惊的发展。

陈光强调，完成大量晶体管有两种方法:第一种方法是再次拓宽破坏性创新，根据微型晶体管增加晶体管集成总数；第二种方式是完成三维整合。目前台积电在这两方面都取得了非常好的成绩，生产出了更大的500亿晶体管的GPU，通过三维集成处理技术集成了2000亿晶体管的元器件。他坚信晶体管的总数不久就会迅速更新。

现在5G和AI的应用有两个相互的规定:一个是Energy&utilities，无论是移动智能终端还是云计算技术都必须高，另一个是处理速度，需要将大量的晶体管集成到处理芯片中。为了更好的履行这两个规定，先进的技术是唯一的选择。

先进的技术能否满足移动智能终端和云计算技术的应用需求？陈光表示，5纳米是目前最好的批量生产工艺，tsmc5nm纳米芯片已于2020年第二季度完成批量生产。目前，产出率和合格率都很成功。台积电仍在积极研发3nm和2nm的产品，其中3nm的进展非常成功。该计划将于2020年获得认证，然后投入大规模生产。

台积电加工技术的发展依赖于光刻技术的发展趋势，而EUV技术的进步保证了微电影的发展。以前用193nmArFimmersion求解14nm分量，现在用13.5nmEUV求解5nm分量。陈光觉得EUV技术还在不断升级，从光刻技术的角度来看，可以保证台积电能生产2nm的元器件。

除了光刻工艺，为了更好的完成微缩，还必须保证元器件结构和元器件原材料。陈光表明，当元件不大时，元件结构可能不适用于元件的充电规定。特别是3nm之后，会有新的零部件生产制造规定，台积电已经提前做了一些准备。

先进技术对元器件和原材料有了新的规定，进入3nm加工工艺后元器件的电子密度会迅速下降。近年来，为了更好地适应先进技术的发展趋势，科研人员开发了3D原材料，这使得3纳米加工技术成为可能。

颠覆性创新何时结束？陈光表明，在过去的20年里，有些人一直在讨论这个话题，每年都有人认为颠覆性创新将会结束，但人们不必低估人们的想象力和创新能力。遇到缺点的时候，总会有优秀的生物学家能够找到新的方法去改进。

当芯片集成遇到缺点时，3D-IC或对映体集成就出现了，这使得颠覆性创新得以继续，并将成为热门。陈光透露，台积电早就预见到了这一技术需求，并发布了3DFabric，使晶圆级信息系统集成技术服务平台成为可能。3dFabric包括两个部分，一部分是芯片堆叠-前端3d，包括CoW/WoW，另一部分是高级打包-后端3d，包括CoWoS和InFO。

除了晶体管的小型化和三维集成化，还有一个非常值得关注的问题，就是硬件和软件的协同可靠性设计。陈光认为，从集成电路芯片技术发展的角度来看，晶体管小型化、三维集成和软硬件协同可靠性设计三要素缺一不可，将引导未来集成电路芯片产业链的发展趋势。

在普及期，对加工芯片的要求会翻倍，技术会再次向前推进。台积电将继续加大研发投入，2019年项目投入150亿美元，预计2020年项目投入170亿美元，2020年总投入增加。据陈光介绍，按照现在的要求，未来这么多年的产能往往会让大家困惑，因为要求很大。即使在泡沫塑料粉碎后，要求也在稳步发展。