台积电南京公司总经理罗镇球

 

在 11 月 21 日举办的中国半导体行业协会集成电路分年会即 ICCAD 2019 上,台积电南京公司总经理罗镇球带来“半导体产业发展趋势”的主题分享。

 

“南京是一个非常有底蕴的城市,政府非常有激情,而且有热情发展集成电路行业,有一个非常高效的团队,体现在哪里?

 

台积电从 2016 年 7 月动土地,2017 年 9 月进机器,2018 年 2 月产出第一片晶圆。彼时,16 纳米工艺在国内算先进的,整个设备配套员工物料是复杂的,这么快的速度里面台积电的产出非常顺利,而且是质量非常高。这一切都离不开整个南京江北政府团队对台积电的支持,体现了南京速度、体现了江北速度、体现了浦口速度以及台积电的速度。”罗镇球在会上说道。

 

说到未来,一定要谈 5G,5G 是未来的趋势,我们从 3G 时代落后,到 4G 时代并跑,再到 5G 时代的领导地位。可以看到,5G 行业对于中国来讲中国是非常了不起的成就。

 

3G 时代,中国实现 5 亿用户用了 9 年时间;4G 时代,实现 5 亿用户的时间从 9 年缩短到 6 年;再到接下来的 5G 时代,预估 3 年之内,5G 在中国可能有超过 5 亿用户,时程不断拉快,而且中国地位越来越重要,这是 5G 在中国的发展。


另外一点是 AI,该领域也是从落后,到并跑,到现在超越的过程。那么,支持 5G 或者 AI 或者集成电路行业的发展,最主要动力是什么?

 

这个动力来自于人类对于更好生活的向往,对于自动驾驶、物联世界、智能时代的追求。

 

5G 和 AI 的出现,都将加速上述时代的到来。而半导体是想要做到这些事情的基石所在。半导体在过去 60 年发展,让整个行业非常蓬勃,而且在人类生活,产品应用上占据不可或缺而且是非常核心的地位,未来还会持续比较。

 

演讲中,罗镇球还介绍了台积电对四个发展方向的看法:

 

第一:最传统的,摩尔定律,很多人说摩尔定律越来越慢了,事实上台积电告诉各位,摩尔定律并没有变慢,台积电依然以原来的步伐往前走,从 28 纳米、16 纳米、12 纳米、10 纳米、7 纳米、5 纳米,现在台积电已经在做 3 纳米的先导研究,而且所有的结果都符合预期。

 

集成电路发展为能够持续进行?

跟“创新”二字有着不可或缺的关系,可是要在什么地方创新?

 

第一是在维修曝光能力上的创新,EUV 现在已经是可以大批量生产的设备,台积电 7 纳米,加长版工艺已经开始为客户提供大批量的生产。为什么 EUV 有这么多的关键突破?因为 EUV 最先进的曝光设计就是 193 纳米的设备,波长 154 纳米。这是数量级的改变,这是未来工业持续往前走,不可或缺的动力,是最大的支持;

 

另外是晶体管结构的改变,从 16 纳米开始,结构开始出现很大进步。另外在 8 纳米诞生的时候,我们可以把缩部分更小更薄。

 

展望未来,除了平面式晶体管结构,再到立体式晶体管结构,我们还有新技术应用,包含硅、砷化镓原物料,让我们速度更高,随着厚度越来越薄,以前人类一直认为 2G 材料是不稳定的,从石墨烯出来以后,打破了这一说法。

 

如今,随着硫化物、锰化物等材料的发展,我们相信经由新的架构、新材料开发我们集成电路在先进工艺以及新工艺上可以持续往前推进。

 

随着摩尔定律的演进,它带来什么结果?

 

华为最新的 7990 芯片,在一个指甲盖面积里面集成了超过 106 亿个晶体管,不管功耗、性能都达到标准,这是遵循摩尔定律一直走到现在。从我第一开始进入这个行业,那个时候有一个名词叫 VLSI,你只要超过 5000 个晶体管,就是非常厉害。现在已经上百亿的晶体管集中在指甲盖的范围里面,这是第一个创新的方向。


第二是先进的封装,过去所有的 IC 封装方式从当年的 DIP 到 VGA,可是未来封装变成什么样子?

 

台积电现在走到的阶段,面积集成度可以发挥更高,而且它的芯片可以堆叠,如果 7990 芯片做到 106 个多亿晶体管,你再堆叠上去可能是数百亿晶体管,放在一个指甲盖体积里面,我想这是非常新的突破,而且可以看得到的。

 

未来,台积电将会做到某种集成度批量生产的程度,让其变成两方面都可以集成起来的产品。这不是理论上的情况,事实上台积电在已经开始做小量的批量生产,先进封装是第二个创新的方向。同时,台积电对于小面积封装中的散热问题,已经得到了很好的解决。上百瓦的功耗都可以实现实时散热,在此问题上已经不会造成太多困扰。

 

台积电的下一步在哪里?

下一步我们做的是什么?

 

下一步我们要做的就是软硬结合,去考虑通用性、专用性以及运算效率方面的平衡和提升。未来在软硬件设计架构里面,要注重设计语言和指令去更好的跟硬件匹配,可以实现 IC 在集成度和使用效率上的提升。

此外,如果再加上一个运行,可编程功能的时候,就是像现在各位在 SPG 上看到的功能,它的效率就更高了,因为它兼顾了使用的效率以及可编程性,所以这是未来一个趋势,事实上 IBM 和谷歌已经有先导性的产品在外面推出了。

 

在如今的 SOC 上,它有 CPU、GPU、DSP 还有一些存储器界面的设计,中间是大的加速器,未来台积电会把加速器变得很小,它是重复性的,一个软件在一个地方,让这些加速器重新编程,在不同应用上,通通用这一颗 IC 解决,达到最高的效率,这是我们在集成电路先进工艺开发,3D 封装之后我们还可以做软硬的结合。


之后,台积电建立一个系统进行平行开发,在做工艺开发的时候,就同 EDA 公司、IB 公司、设计服务公司交流资源和建议,把我们所有的资源做到最佳化,不要有浪费的资源,把大家的需求共同探讨,做出最好的产品。

 


以我们过去的经验,不只是整合工艺开发到各位设计公司能够使用,从原来三年缩短到一年半,而且我们还发现,自由度间的协作使我们产生的整套解决方案更加的完备,而且互相之间减少了很多的资源浪费。

 

罗镇球强调,在晶圆制造行业,精细调试的过程是非常重要的,其决定你的胜败,这个行业只有第一名,只有半个第二名,事实上第三名以后日子就很难过了。精细调试过程对每个公司长足发展都是至关重要,这是我们勾勒出来的蓝图,所以我们有先进工艺开发,我们有 3D 封装技术加上软硬体的结合,再搭配上非常完整的平台,让合作伙伴的创意得到很好的实现。这也是台积电过去这段时间里面持续不断做出的努力。


罗镇球表示,除了 5G 和 AI 之外,半导体行业需要极高度的人力、极高度的资金,从台积电 32 年之前开始,整个设计业非常蓬勃发展发展,但是千万要记得创新。这次的创新概念,在全球供应链重整的范围里面,产生了至关重要的影响,过去台积电经历过的事件足够证明这一点。

 

证明了台积电虽然是在中国台湾,但依旧是非常安全的供应链,从来没有停止任何的供货,主要是技术自足、资金自足,所以希望各位也能够朝这个方向发展,不断持续创新。

 

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