5月14日，“后摩爾時代的集成電路潛在顛覆性技術”在國家科技體制改革和創新體系建設領導小組被討論之后，受到高度關注。雖然后摩爾時代的技術發展問題，至少在5年前便在業內被討論，此時登上國家“臺面”顯然說明其技術發展已經到了“充分且必要”之時。

        綜合目前的行業看法，潛在“顛覆性技術”包含四方面內容：特色工藝、新材料、新架構、先進封裝，目前在這些領域中國都有潛在能夠獲得突破的機會。行業人士指出，在如今半導體行業處于大變局的當下，提前實現對于“潛在顛覆性技術”的布局，有助于維持集成電路產業持續向前發展，有助于中國集成電路產業突破限制和封鎖，實現彎道超車，也有助于更好應對未來在高科技領域的全球競爭。

       為何關注后摩爾時代顛覆性技術？

      過去的半個多世紀，半導體行業一直遵循著摩爾定律的軌跡高速發展，但近年來，隨著制程不斷向前演進，技術升級的空間變小，成本的極具增加，單純依靠提升工藝來提升芯片性能的方法已經無法充分滿足時代的需求，摩爾定律顯得“力不從心”，半導體行業逐步進入后摩爾時代。

        摩爾定律雖然放緩，科技進步的速度變得難以預測，但集成電路依然不可替代，關注后摩爾時代潛在顛覆性技術，有幾方面意義。

         一是有觀點認為這樣的顛覆式技術能夠為“摩爾定律”續命，保持集成電路繼續向前快速發展，讓科技進步重新找回“節奏感”。當前，半導體產業技術創新密集而活躍，提前對這些潛在技術進行布局，無論是對企業還是對產業而言，有助于在變革時代掌握主動權。

        二是中國集成電路產業發展迅速，近年來已經在許多關鍵技術方面獲得突破。但同時應該看到，以美國為首的西方國家，始終對我國半導體產業發展進行打壓，這種情況在一直以來的《瓦森納條約》中對于光刻機的管制，對于大硅片技術的限制，近年來對于中興、華為、晉華等中國企業的制裁上體現得更為明顯。“后摩爾時代”的來臨，既是對整個中國半導體行業發展的挑戰，但也可以說是一種機遇，如果能夠加強“后摩爾時代”集成電路潛在顛覆性技術的研發和提前布局，則能夠抓住“彎道超車”的機會，實現中國集成電路產業發展的突圍。“趨緩的摩爾定律給追趕者機會。”近日，中國工程院院士吳漢明在“先進集成電路技術與產業創新”論壇上發言時指出。

        三是如今美國、韓國、日本、歐盟等國家和地區都開始在半導體領域進行巨額投入，這其中就包括潛在顛覆性技術。今年恰逢“十四五”的開局之年，“02專項”也在去年結束，因此，無論是對國家自身的半導體產業發展，還是考慮到未來國家間的高科技領域競爭，對于“后摩爾時代”潛在的顛覆性技術進行提前布局十分必要。

        新材料與新架構

        目前，九成半導體器件由硅制造，硅材料具有集成度高、穩定性好、功耗低、成本低等優點。但在后摩爾時代，除了更高集成度的發展方向之外，通過不同材料在集成電路上實現更優質的性能是發展方向之一。此外，以RISC-V 為代表的開放指令集將取代傳統芯片設計模式，更高效應對快速迭代、定制化與碎片化的芯片需求。北京半導體行業協會副秘書長朱晶曾撰文指出，圍繞新材料和新架構的顛覆性技術將成為“后摩爾時代”集成電路產業的主要選擇。

        在新材料方面，朱晶認為通過全新物理機制實現全新的邏輯、存儲及互聯概念和器件，推動半導體產業的革新。例如，拓撲絕緣體、二維超導材料等能夠實現無損耗的電子和自旋輸運，可以成為全新的高性能邏輯和互聯器件的基礎；新型磁性材料和新型阻變材料能夠帶來高性能磁性存儲器如MRAM和阻變存儲器，三代化合物半導體材料、絕緣材料、高分子材料等基礎材料的技術也在孕育突破。東方證券的分析指出，隨著5G、新能源汽車等產業的發展，對高頻、高功率、高壓的半導體需求，硅基半導體由于材料特性難以完全滿足，以GaAs、GaN、SiC 為代表的第二代和第三代半導體迎來發展契機。

        在新架構方面，朱晶認為，以RISC-V為代表的開放指令集及其相應的開源SoC芯片設計、高級抽象硬件描述語言和基于IP的模板化芯片設計方法，將取代傳統芯片設計模式，更高效應對快速迭代、定制化與碎片化的芯片需求。類似腦神經結構的存內計算架構將數據存儲單元和計算單元融合為一體，能顯著減少數據搬運，極大地提高計算并行度和能效。計算存儲一體化在硬件架構方面的革新，將突破AI算力瓶頸。

        異構集成與先進封裝

        隨著先進制程的不斷向前演進，芯片制造工藝正變得復雜而且昂貴。在應用多元化的今天，要求更加靈活和多樣的集成方式，這需要從以前的二維平面向三維立體進行拓展，將不同功能的芯片和元器件整合封裝，實現異構集成。基于Chiplet（芯粒）的模塊化設計方法將實現異構集成，被認為是增強功能及降低成本的可行方法，有望成為延續摩爾定律的新路徑。

        Chiplet模式能滿足現今高效能運算處理器的需求，具備設計彈性、成本節省、加速上市三大優勢。異構集成的關鍵在于掌握先進封裝技術，具有降低芯片設計難度、制造便捷快速和降低成本等優勢。SiP 等先進封裝技術是Chiplet 模式的重要實現基礎，Chiplet模式的興起有望驅動先進封裝市場快速發展。

        方正證券的分析指出，先進封裝之所以能夠成為持續優化芯片性能和成本的關鍵創新路徑，主要在于以下兩點：一是小型化：通過單個封裝體內多次堆疊，實現了存儲容量的倍增，進而提高芯片面積與封裝面積的比值。二是高集成：以系統級封裝SiP實現數字和非數字功能、硅和非硅材料和器件、CMOS和非CMOS電路等光電、MEMS、生物芯片等集成在一個封裝內，完成子系統或系統。

        分析進一步指出，得益于對更高集成度的廣泛需求，以及5G、消費電子、物聯網、人工智能和高性能計算HPC等大趨勢的推動，業界需要依靠先進封裝來對沖芯片制造端的阻力，先進封裝逐步進入其最成功的時期。目前，先進封裝的重要性已成為行業共識，為搶占技術高地，全球主要封測廠、晶圓廠、IDM都在加緊布局先進封裝。長電CEO鄭力此前在接受媒體采訪時表示，“后摩爾時代”封裝技術已經不再單純地只以線寬、線距和集成度來衡量，而是更多地考慮如何提升系統性能以及提升整個系統的集成度，封裝測試環節在整個產業鏈中的創新能力和價值越來越高。

        成熟工藝與特色工藝在

     “后摩爾時代”，隨著追求高精度制程工藝的節奏放緩，掌握成熟特色工藝的芯片制造商會首先獲益，可以憑借著產能優勢、區位優勢、服務優勢、成本優勢，來不斷拓展市場，并提升自身的技術水平，向更具有競爭力的領域延伸。行業人士指出，特色工藝一般而言不會過度追求制程的精度，以注重工藝成熟度、高性價比為核心，但相應產品的市場空間會長期存在，并且還會隨著下游產業的發展而增長。

       方正證券的分析指出，成熟工藝主要體現在8寸片和功率半導體領域。功率半導體很多工藝平臺主要在8寸，并且8寸和12寸工藝上差別不大，從線寬角度看，12寸功率半導體也僅僅是90nm，只有做到功率IC才會往65nm線寬去發展。這意味著國內絕大多數半導體設備和材料公司都可以為功率半導體產線提供設備和材料，從而最大限度的解決了卡脖子瓶頸問題，這是功率半導體發展的基礎。同時隨著國內新勢力造車，以及中國的人口優勢，在未來新能源汽車滲透率逐年提升的行業背景下，國內功率半導體公司將迎來黃金發展期。

        從市場的角度，目前在先進制程方面，10nm以下產能僅占17%，而83%的市場是10nm以上節點。最近一年的缺芯事件也說明了如28nm、40nm等成熟制程的芯片產品仍有巨大的市場空間。吳漢明院士就指出，實現本土可控的55nm芯片制造，比完全進口7nm產品更有意義。如果能夠運用成熟工藝，結合新材料的運用提升芯片性能，將是后摩爾時代本土半導體產業的重要發展機遇。

        此外，如射頻領域的特色工藝制造，也是我國可能實現突破的領域。射頻前端器件一般使用成熟制程，不跟隨摩爾定律迭代。射頻前端器件對GaAs\GaN等新材料、新工藝的需求遠勝于對先進制程的需求。射頻前端器件對于移動通信意義巨大、市場廣闊，在后摩爾定律時代，有利于我國追趕、反超世界先進水平。