摩尔定律依然有效
最近, 关于摩尔定律的讨论不绝于耳. 有人说, 现在是后摩尔定律时代; 更有人说, 摩尔定律已死. 对此, 赵海军认为, 摩尔本人是个英雄, 他控制着Intel的研发进程. 他在任的时候, 要求团队既不能快, 也不能慢, 严格按照他说的, 每两年前进一代. 但现在他已经退休, 摩尔定律不再那么精准也很正常.
赵海军表示, 半导体制造工艺向更高水平的小尺寸方向走, 毕竟还是有其客观需求的, 这源于成本控制, 以及高集成度的需求. 同样, 摩尔定律也是这样, 它依然是有需求的, 但已经不是两年前进一代了, 而是两年三代了, 也就是说, 它变快了.
EUV 已在 7nm 工艺上占据主流
在赵海军看来, 目前, EUV 光刻设备和技术已经在7nm工艺上占据主流, 但也存在着最主要的矛盾, 因为 EUV 的变化太大, 一切似乎都是全新的, 一切都得从头来. 但我们依然要去做7nm, 为什么呢? 首先, 在die尺寸方面, 从28nm到14nm, 按正比例缩小, 可以缩小到原来四分之一, 而从14nm到7nm, 又进一步缩小了四分之三; 其次, 在性能方面, 从28nm到14nm, 提升了44%, 而从14nm到7nm, 性能又提升了43%. 而中芯国际如果攻克从28nm到7nm难关的话, 性能可以提升68%. 可见, 7nm已是大势所趋.
此外, 赵海军认为, 7nm工艺上使用的是标准的193nm波长EUV光刻技术, 再配合喷水的浸润式技术. 这样做最大的特点是容易, 以为可以使用以前的经验. 但是, 他也有坏处, 因为它有80多个layer, 制造的过程中需要很多设备, 成本特别高, 管理难度也增大了, 而且周期特别长.
现在, 业界也有一个类似的 '摩尔定律' , 即60天. 什么意思? 半导体市场很大, 但真正属于你的是有限的, 你所能看到的客户需求就是价钱和性能, 但是你能看多远? 赵海军谦虚的表示, 我只能看到未来地3个季度, 如果有人很确定的说他能看到4个季度后的需求情况, 都是胡扯! 因此, 对市场的反应速度非常重要. 在制造业内, 有个不成文的规定, 就是要在60天之内, 把符合客户要求的硅片交到他们手中, 后续还要做封装测试等工作, 大概一个月, 加起来一共是一个季度, 这样的周期是最为合理, 靠谱的.
60天之内做完, 难度很大. 如果是以前的0.18微米, 0.25微米工艺, 实现起来很容易, 因此那时只需要20~26个layer. 但是做7nm, 却需要82个layer, 要在60天内做完, 是一件很难的事情. 因此, 做大生产技术必须要用到EUV, EUV最大的优点是可以20多天出厂, 而用其他工艺要80多天. 赵海军表示, 谈到大生产技术, 就要考虑设备问题, 即你买的设备是不是比同等工艺节点的对手引进的早, 是否先进很多, 是否真的有竞争力, 能不能把竞争力带给你的客户. 这些都是非常重要的.
据集微网了解, 在2017年, EUV光刻机年产量全球只有12台, 几乎每一个月只生产出一台. 目前, 作为光刻机的龙头的阿斯麦 (ASML) 占据着高达80%的市场, EUV光刻机能否交给国内客户的手上, 牵动着国内晶圆厂客户7纳米制程以下的演进发展. 此前, ASML中国区总裁金泳璇(Young-Sun Kim)接受专访时表示, 国内晶圆厂与国际客户 '一视同仁' , 只要客户下单EUV要进口到国内完全不是问题. 目前已有国内晶圆厂巨头与ASML展开7纳米工艺制程的EUV订单洽谈, 最快可望于2019年, 国内第一台EUV可望于中国落地. 物联网, 5G等新兴应用最适合采用FinFET工艺
赵海军表示, 2001年的时候, 很多做半导体的都难以继续下去, 主要有两个原因: 一是受到互联网泡沫破灭的冲击, 整个市场的行情相当惨淡, 价钱很低, 很难盈利; 二是, 硅单晶常温下的电压是1.12V, 再降的话, 电阻会变大, 发射效率问题会很突出, 也就能做到1V左右, 很难再降低了. 在2001年便遇到了这样的瓶颈, 为了解决问题, 于是出现了两种解决方案:
一是在电路设计上做文章, 即不然所有的电路模块同时工作, 根据需要, 只让一部分工作, 这就在很大程度上解决了功耗问题, 这实际上就是多核的概念. 另外一个方法, 就是在制程工艺方面, 改变硅材料的做法, 即在增加电流的情况下, 发热量不变, 这就需要减少漏电流, 实现方法就是增加载流子的迁移率. 胡正明教授发明的FinFET技术, 很好地解决了这个问题, 现在, 晶体管上耗面积的已经不是沟道宽度了, 而是晶体管的长度, 因为这种立体结构, 使得单位面积上的驱动能力加强了, 就不需要很大的晶体管尺寸, 从而使得7nm, 5nm, 3nm实现起来容易了很多, 不需要做颠覆性的工艺结构改变, 只需要把沟道的做得深一点. 赵海军强调, 3D NAND和FinFET逻辑电路的原理是相通的. 此外, 从28nm到14nm的FinFET工艺, 虽然电流增大了, 但沟道并没有减小, 再加上工艺方面的改善, 可以使漏电减少两个数量级. 这很适合物联网, 5G等新兴应用对低功耗的迫切要求. 因此可以说, 未来物联网中用到的芯片, 采用FinFET工艺是最为理想的选择.
物联网和 5G 将会有很大的发展
目前, 中国有1300多家IC设计公司, 由于很多是同一家公司的分公司, 所以估计有500——600家. 这些IC设计公司都在做什么? 赵海军表示, 他们会先在低端抢市场, 达到一定市场规模和收入水平后, 开始做毛利率相对较高的终端, 最终如果上市了, 就开始冲刺高端, 做品牌.
赵海军表示, 未来, 我们要做大生产, 首先就是工厂, 50亿~60亿美元的话, 首先要做的产品, 也是大热的物联网, 其特点就是少量多样. 由于当今的EDA软件越来越强大, 使得很多系统和互联网公司做芯片的门槛逐渐降低, 像苹果, 谷歌, 华为, 小米, 百度等公司, 都在不断加强在自研芯片方面的投入力度. 可以说, 这些做云端的大的系统和互联网公司的需求, 代表着未来集成电路的需求.
还有一个需求便是5G. 赵海军表示, 对于电话来讲, 5G纯属多余, 但是从数据量的存储来讲, 5G是非常必要的. 但是5G有一个坏处, 5G 的阻挡很厉害, 如果旁边有一颗树挡住, 为了解决这一瞬间的挡漏就存在一个无穷大的数据传输问题. 相信未来, 5G肯定会有非常大的发展.
代工行业前途远大, 手机依然是Foundry厂的主营业务
近些年, 全球半导体产业增长缓慢, 其增长率似乎与美元的贬值速度产不多. 那么未来的增长在哪呢? 对此, 赵海军认为, 未来, 手机的数量肯定还是增长的, 人工智能 (AI) 更会快速增长. 而在这些未来的收入当中, 有六分之一是有Foundry提供的, 即360亿美元市场当中, 有60亿美元是属于Foundry的. 未来, Foundry的增长速度是非常快的. 赵海军强调, Foundry厂有60%多的业务来源于手机, 汽车是未来, 但就目前来看, 其占总输入的比例还是比较小. 所以, 今后很长一段时间内, 手机依然是众Foundry厂的首要考量板块.
赵海军表示, 经过专门的分析, 发现手机其实也很复杂, 手机里有处理器SoC, RF, 生物识别, 传感器, 显示驱动, 电源管理等不同的功能电路, 还要区分非洲, 南美洲, 亚洲等不同的区域市场, 以及不同的制程工艺节点. 此外, 越来越多的手机开始采用OLED显示, 这种屏幕的驱动电路与传统LCD的驱动有很大区别, 它对数据量的存储提出了更高的要求.
最后, 赵海军提到, 中芯国际虽然已经是中国大陆地区最大的Foundry厂, 但就全球范围而言, 它依然很小, 目前代工行业在整个半导体行业里面只占六分之一, 说明未来前途远大. 值得一提的是, 在2016年, 中芯分别在上海, 天津和深圳规划了三个晶圆厂, 同时中芯国际还携手长电, 建立中芯长电半导体, 架起中国半导体供应链的桥梁. 此外, 中芯国际在创新方面也有巨大的投资, 在专利申请方面中芯国际一直都位于中国前五, 是半导体行业里面申请和获得专利数最多的企业.