5月14日，國(guó)家科技體制改革和創(chuàng)新體系建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組第十八次會(huì)議在北京召開。中共中央政治局委員、國(guó)務(wù)院副總理、國(guó)家科技體制改革和創(chuàng)新體系建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)劉鶴主持會(huì)議并講話。本次會(huì)議還專題討論了面向后摩爾時(shí)代的集成電路潛在顛覆性技術(shù)。

什么是后摩爾時(shí)代的集成電路潛在顛覆性技術(shù)?

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近50年的發(fā)展，摩爾定律一直被奉為“金科玉律”。摩爾定律不是數(shù)學(xué)公式，也不是物理原理，而是基于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出的預(yù)言。通過(guò)芯片工藝的演進(jìn)，每18個(gè)月芯片上可容納的晶體管數(shù)量翻一番，達(dá)到提成芯片性能和降低成本的目的。

近些年，隨著芯片工藝不斷演進(jìn)，硅的工藝發(fā)展趨近于其物理瓶頸，晶體管再變小變得困難，越來(lái)越多的人認(rèn)為摩爾定律即將終結(jié)，因此后摩爾時(shí)代概念隨之而出。

所謂后摩爾時(shí)代的潛在顛覆性技術(shù)，可以理解為繞過(guò)現(xiàn)有技術(shù)演進(jìn)的技術(shù)。

芯謀研究首席分析師顧文軍接受澎湃新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示：“后摩爾時(shí)代有三個(gè)方面值得研究，一個(gè)是新材料，每一次新技術(shù)發(fā)展材料都是非常重要的，現(xiàn)在是硅基，以后可能是碳基；第二是架構(gòu)上的創(chuàng)新；第三，制造封裝端，比如Chiplet（芯粒）等都是值得研究的。”顧文軍表示還有新的物理器件、新的存儲(chǔ)器都值得關(guān)注。

北京半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)朱晶告訴澎湃新聞?dòng)浾撸嵏残约夹g(shù)要沿著計(jì)算、存儲(chǔ)、功率、感知、通信、AI、類腦等這些方向去尋找。

朱晶曾經(jīng)在“2020年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀回顧和新時(shí)期發(fā)展展望”一文中對(duì)后摩爾時(shí)代諸多顛覆性技術(shù)有過(guò)論述。

朱晶在文中稱，當(dāng)前，在摩爾定律放緩以及算力和存儲(chǔ)需求爆發(fā)的雙重壓力下，以硅為主體的經(jīng)典晶體管很難維持集成電路產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，整個(gè)產(chǎn)業(yè)正快速進(jìn)入一個(gè)大變革的時(shí)代，技術(shù)創(chuàng)新密集活躍，尤其是圍繞新材料和新架構(gòu)的顛覆性技術(shù)將成為后摩爾時(shí)代集成電路產(chǎn)業(yè)的主要選擇。

在新材料方面，朱晶認(rèn)為通過(guò)全新物理機(jī)制實(shí)現(xiàn)全新的邏輯、存儲(chǔ)及互聯(lián)概念和器件，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的革新。例如，拓?fù)浣^緣體、二維超導(dǎo)材料等能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損耗的電子和自旋輸運(yùn)，可以成為全新的高性能邏輯和互聯(lián)器件的基礎(chǔ)；新型磁性材料和新型阻變材料能夠帶來(lái)高性能磁性存儲(chǔ)器如MRAM和阻變存儲(chǔ)器，三代化合物半導(dǎo)體材料、絕緣材料、高分子材料等基礎(chǔ)材料的技術(shù)也在孕育突破。

在架構(gòu)方面，朱晶認(rèn)為，以RISC-V為代表的開放指令集及其相應(yīng)的開源SoC芯片設(shè)計(jì)、高級(jí)抽象硬件描述語(yǔ)言和基于IP的模板化芯片設(shè)計(jì)方法，將取代傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)模式，更高效應(yīng)對(duì)快速迭代、定制化與碎片化的芯片需求。類似腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)的存內(nèi)計(jì)算架構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和計(jì)算單元融合為一體，能顯著減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)，極大地提高計(jì)算并行度和能效。計(jì)算存儲(chǔ)一體化在硬件架構(gòu)方面的革新，將突破AI算力瓶頸。基于芯粒的模塊化設(shè)計(jì)方法將實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成，被認(rèn)為是增強(qiáng)功能及降低成本的可行方法，有望成為延續(xù)摩爾定律的新路徑。

顧文軍也表示，原來(lái)的國(guó)家重大專項(xiàng)布局到2020年結(jié)束，現(xiàn)在是布局新的專項(xiàng)時(shí)候了，今年是“十四五”的開局之年，也恰逢半導(dǎo)體全球大變局，現(xiàn)在考慮布局后摩爾時(shí)代的顛覆性技術(shù)是正確的。

可以預(yù)見的是，后摩爾時(shí)代的潛在顛覆性技術(shù)一旦突破，將顛覆原有的技術(shù)軌跡，形成新的替代技術(shù)軌道，這也是全球產(chǎn)業(yè)界和國(guó)家布局后摩爾時(shí)代最重要原因。