pixabay.com
集成电路上可容纳的元器件数量每隔18-24个月就会增加一倍，性能也随之提升一倍，这就是大名鼎鼎的摩尔定律，这种趋势已经持续了超过半个世纪。不过，随着芯片尺寸逼近物理极限，未来集成电路发展是否还会遵循摩尔定律？
在今天举行的2020中国（上海）集成电路创新峰会“院士圆桌论坛”上，中国半导体行业协会副理事长、清华大学微电子研究所所长魏少军表示，摩尔定律还能走多远，关键看器件、架构和集成。如果这三大技术有所突破，摩尔定律还能走很远；反之，将迎来终结。
这也意味着，集成电路从业者不应一味只关注芯片尺寸，还应注重技术路径的多元化与多样性——材料、器件、制造工艺等创新都可能引发信息产业的范式变革，这对中国集成电路产业来说，机遇与挑战并存。
集成电路技术又一次站在岔路口，踩准节奏很重要
功耗是导致器件变革的重要原因，在22纳米这一产业发展节点上，主流器件结构曾发生过一次重大变化。“当时有两个选择，英特尔公司率先实现了FinFET（鳍式场效应晶体管）的产业化，该技术因此成为业界主流。”魏少军说。
从后期发展来看，另一项技术也许更好，但就是因为大厂带动产业走出了一大步，进而左右了整个集成电路的发展方向。魏少军表示，这也提醒从业者，并非一定要死磕最好的技术，相比之下，跟上产业发展步伐更重要。
经过60多年发展，集成电路技术又一次站在岔路口上——这一次是5纳米节点。在魏少军看来，这一次并非某一项技术的突破就能完成跨越，而需要主流器件、芯片架构和微纳系统集成等三个领域的创新。这意味着，有许多技术可为集成电路产业带来不一样的新气象，大数据、物联网、深度学习、机器与自动化等都可能改变集成电路产业现有的发展范式。
“器件结构的选择将决定未来竞争的制高点，架构创新将引领计算领域的变革，微纳系统集成技术则会开辟摩尔定律延续的新路径。这三大领域创新相互支撑、互相影响，是在5纳米之后掌握发展主动权的关键。”魏少军说，未来十年，中国企业将面临器件机构更换、计算架构创新和系统集成技术路径变革等重大机遇和挑战，“这一次我们要做好准备”。
关注新材料、新工艺等底层技术，走出产业“应变之道”
中科院院士、中科院高等研究院院长李儒新表示，中国集成电路产业发展应摆脱现有模式的路径依赖，更加关注新材料、新工艺和新制造技术，从底层做起，走出产业的“应变之道”。
以材料为例。魏少军在论坛上展示了一张元素周期表，上世纪80年代只有十几种元素用于半导体材料；进入新世纪，人类探索的元素达50多种，也就是说，仅有少数几种元素未进入科学家的视野。
集成电路的发展高度倚赖材料科学的创新。在这方面，我国材料科学尚存在短板，主要表现在各自学科中所占比重较小，研发投入不足等。对此，中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明表示，许多创新性技术都是在产业“走投无路”的情况下“闯”出来的，集成电路属于基础性极强的产业领域，一方面必须重视材料和工艺，另一方面要注重基础研究和产业的融合，发挥产业引领科学发展的作用。