集成電路上可容納的元器件數(shù)量每隔18-24個(gè)月就會(huì)增加一倍，性能也隨之提升一倍，這就是大名鼎鼎的摩爾定律，這種趨勢(shì)已經(jīng)持續(xù)了超過(guò)半個(gè)世紀(jì)。不過(guò)，隨著芯片尺寸逼近物理極限，未來(lái)集成電路發(fā)展是否還會(huì)遵循摩爾定律？

在今天舉行的2020中國(guó)（上海）集成電路創(chuàng)新峰會(huì)“院士圓桌論壇”上，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、清華大學(xué)微電子研究所所長(zhǎng)魏少軍表示，摩爾定律還能走多遠(yuǎn)，關(guān)鍵看器件、架構(gòu)和集成。如果這三大技術(shù)有所突破，摩爾定律還能走很遠(yuǎn)；反之，將迎來(lái)終結(jié)。

這也意味著，集成電路從業(yè)者不應(yīng)一味只關(guān)注芯片尺寸，還應(yīng)注重技術(shù)路徑的多元化與多樣性——材料、器件、制造工藝等創(chuàng)新都可能引發(fā)信息產(chǎn)業(yè)的范式變革，這對(duì)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

集成電路技術(shù)又一次站在岔路口，踩準(zhǔn)節(jié)奏很重要

功耗是導(dǎo)致器件變革的重要原因，在22納米這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)點(diǎn)上，主流器件結(jié)構(gòu)曾發(fā)生過(guò)一次重大變化。“當(dāng)時(shí)有兩個(gè)選擇，英特爾公司率先實(shí)現(xiàn)了FinFET（鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的產(chǎn)業(yè)化，該技術(shù)因此成為業(yè)界主流?！蔽荷佘娬f(shuō)。

從后期發(fā)展來(lái)看，另一項(xiàng)技術(shù)也許更好，但就是因?yàn)榇髲S帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)走出了一大步，進(jìn)而左右了整個(gè)集成電路的發(fā)展方向。魏少軍表示，這也提醒從業(yè)者，并非一定要死磕最好的技術(shù)，相比之下，跟上產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐更重要。

經(jīng)過(guò)60多年發(fā)展，集成電路技術(shù)又一次站在岔路口上——這一次是5納米節(jié)點(diǎn)。在魏少軍看來(lái)，這一次并非某一項(xiàng)技術(shù)的突破就能完成跨越，而需要主流器件、芯片架構(gòu)和微納系統(tǒng)集成等三個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新。這意味著，有許多技術(shù)可為集成電路產(chǎn)業(yè)帶來(lái)不一樣的新氣象，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器與自動(dòng)化等都可能改變集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的發(fā)展范式。

“器件結(jié)構(gòu)的選擇將決定未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，架構(gòu)創(chuàng)新將引領(lǐng)計(jì)算領(lǐng)域的變革，微納系統(tǒng)集成技術(shù)則會(huì)開(kāi)辟摩爾定律延續(xù)的新路徑。這三大領(lǐng)域創(chuàng)新相互支撐、互相影響，是在5納米之后掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)的關(guān)鍵?！蔽荷佘娬f(shuō)，未來(lái)十年集成電路，中國(guó)企業(yè)將面臨器件機(jī)構(gòu)更換、計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新和系統(tǒng)集成技術(shù)路徑變革等重大機(jī)遇和挑戰(zhàn)，“這一次我們要做好準(zhǔn)備”。

關(guān)注新材料、新工藝等底層技術(shù)集成電路，走出產(chǎn)業(yè)“應(yīng)變之道”

中科院院士、中科院高等研究院院長(zhǎng)李儒新表示，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)擺脫現(xiàn)有模式的路徑依賴，更加關(guān)注新材料、新工藝和新制造技術(shù)，從底層做起，走出產(chǎn)業(yè)的“應(yīng)變之道”。

以材料為例。魏少軍在論壇上展示了一張?jiān)刂芷诒?，上世紀(jì)80年代只有十幾種元素用于半導(dǎo)體材料；進(jìn)入新世紀(jì)，人類探索的元素達(dá)50多種，也就是說(shuō)，僅有少數(shù)幾種元素未進(jìn)入科學(xué)家的視野。

集成電路的發(fā)展高度倚賴材料科學(xué)的創(chuàng)新。在這方面，我國(guó)材料科學(xué)尚存在短板，主要表現(xiàn)在各自學(xué)科中所占比重較小，研發(fā)投入不足等。對(duì)此，中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明表示，許多創(chuàng)新性技術(shù)都是在產(chǎn)業(yè)“走投無(wú)路”的情況下“闖”出來(lái)的，集成電路屬于基礎(chǔ)性極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，一方面必須重視材料和工藝，另一方面要注重基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)的融合，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)科學(xué)發(fā)展的作用。

文章由啟和科技編輯