2018—2019年中国半导体产业发展蓝皮书
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三、全球半导体产品和技术创新步伐加快

2018年,集成电路技术仍沿着摩尔定律不断迭代演进。在集成电路设计方面,手机芯片、人工智能芯片、矿机芯片等引领着技术变革。华为、苹果、高通纷纷发布融合了更强的计算处理和人工智能技术的7nm手机芯片,英伟达、AMD 等公司则继续发力人工智能市场,其 GPU 广泛应用于人工智能云端训练和推理。在集成电路制造方面,同样摩尔定律仍如期推进,台积电和三星在先进工艺制程继续竞赛领跑,相继实现7nm工艺量产,进一步巩固代工优势,三星、东芝、英特尔等相继推出96层NAND存储技术,DRAM也加速迈向1ynm。在集成电路封测方面,扇出型封装等高端封装技术竞争激烈。我国台湾地区台积电、日月光等仍为技术引领龙头,我国大陆地区长电科技、通富微电、华天科技等企业也在积极扩产加快部署。预计在 5G、人工智能等需求驱动下半导体技术将继续加快变革创新,芯片设计、工艺、封测等都实现进一步提升。

芯片设计方面,架构和指令集开源将成为重要发展趋势。随着工艺制程的进步和市场竞争日趋激烈,半导体产品应用也加强定制化和差异化竞争,将推动未来在体系结构、EDA工具和开源设计方面加快变革。作为近年来开源技术的突出代表,RISC-V 开放指令集已经受到国内外各领域的广泛关注,印度等国针对RISC-V推行国家指令集计划,加大对基于RISC-V的芯片产品和产业生态的投入,一些大型企业如西部数据等已经明确表示将全面转型 RISC-V,谷歌等软件企业也正在积极跟进,加快构建产业生态。此外,为顺应开源潮流,2018年12月18日,Wave Computing宣布开放MIPS架构最新版本,为全球的半导体企业、开发人员及高校提供免费的MIPS架构用于开发新SoC。

制造工艺方面,先进工艺制程继续延续摩尔定律。2018年8月,台联电宣布不再投资 12nm 以下的先进制程,随后代工巨头格芯宣布放弃 7nm 工艺研发,同时,英特尔也宣布延缓7nm工艺研发,目前能进行7nm工艺生产的只剩下台积电和三星。台积电和三星等代工厂将取代英特尔承担起推动摩尔定律前进的重任,继续缩小工艺制程。2018年,7nm工艺已经实现量产,在手机SoC等芯片代工中得以使用,预计2019年将实现5nm工艺试产,2020年量产。

芯片封测方面,先进封装和异质集成技术等将成为重要趋势。制造业格局的变化和摩尔定律物理极限的逼近,使得更多企业和产品结构站在同一起跑线上,催生出更多体系架构创新、应用产品创新和异构集成技术创新。例如,为适应 5G 高频需求,高通联合村田公司采用将天线、射频前端和收发器整合成单一系统的AiP(Antenna in Package)封装技术,预计在5G商用后实现大规模应用。