电子行业:新封装、新材料、新架构驱动后摩尔时代集成电路发展.pdf

后摩尔时代到来,关注技术重大变革。摩尔定律预言,通过芯片工艺的演进, 每 18 个月芯片上可容纳的晶体管数量翻一番,达到提成芯片性能和降低成 本的目的。近些年,随着芯片工艺不断演进,硅的工艺发展趋近于其物理瓶 颈,晶体管再变小变得愈加困难。在摩尔定律放缓以及算力和存储需求爆发 的双重压力下,以硅为主体的经典晶体管很难维持集成电路产业的持续发 展,后摩尔时代到来。后摩尔时代颠覆创新将主要围绕新封装、新材料、新 架构进行,值得我们关注。

新封装:提高效率、降低成本,先进封装前景广阔。随着节点缩小,工艺变 得越来越复杂且昂贵,在经典平面缩放耗尽了现有技术资源、应用又要求集 成更加灵活和多样化的今天,若在芯片中还想“塞进更多元件”,就必须扩 展到立体三维,从异构集成(HI)中找出路。SiP 技术集成度高,研发周期短, 可实现 3D 堆叠,且能解决异质集成问题,前景广阔。Chiplet 模式能满足 现今高效能运算处理器的需求,具备设计弹性、成本节省、加速上市三大优 势,SiP 等先进封装技术是 Chiplet 模式的重要实现基础,Chiplet 模式的兴 起有望驱动先进封装市场快速发展。

新材料:化合物半导体助力半导体器件实现更高性能,迎来发展契机。目前 9 成半导体器件由硅制造,硅材料具有集成度高、稳定性好、功耗低、成本 低等优点。但在后摩尔时代,除了更高集成度的发展方向之外,通过不同材 料在集成电路上实现更优质的性能是发展方向之一。同时随着 5G、新能源 汽车等产业的发展,对高频、高功率、高压的半导体需求,硅基半导体由于 材料特性难以完全满足,以 GaAs、GaN、SiC 为代表的第二代和第三代半 导体迎来发展契机。

新架构:架构创新迎来黄金时代。以 RISC-V 为代表的开放指令集将取代传 统芯片设计模式,更高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。为应 对大数据、人工智能等高算力的应用要求,AI NPU 兴起。存内计算架构将 数据存储单元和计算单元融合为一体,能显著减少数据搬运,极大地提高计 算并行度和能效。长期来看,量子、光子、类脑计算也有望取得突破。

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