后摩尔时代的中国集成电路产业路在何方

1958年，TI公司的基尔比研制出了世界上第一块集成电路，第一个集成电路问世，拉开了集成电路芯片技术飞速发展的序幕。过去半个多世纪，半导体行业一直遵循着摩尔定律的轨迹高速发展。

“摩尔定律不再重要。”中国工程院院士许居衍在2021中国（绍兴）集成电路产业创新发展学术峰会上如是说。如今，单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已无法充分满足时代需求，半导体行业逐步进入了后摩尔时代。

摩尔定律失效，但集成电路依然不可替代。随着微缩化的集成电路制造技术逐步逼近物理极限，一系列新工艺、新材料、新技术，如三维集成、芯粒技术、存算一体芯片等，都被科学工作者们积极探索，为集成电路技术的发展引入了新的思路，集成电路的“后摩尔时代”也随之开启。

“在可以预见的未来，尚不会出现能够替代集成电路的其他技术。即使出现了，也需要数十年的时间和花费数十万亿美元才能替代今天的集成电路。”清华大学信息科学技术学院教授魏少军表示。

“集成电路很重要，但发展还是比较缓慢。”中国工程院院士吴汉明直言：当前中国集成电路产业面临两大壁垒：

一是政策壁垒，国内集成电路发展受到美国等西方国家的限制，面临政治上的艰辛；

二是产业新壁垒，产业上的难点主要体现在技术方面，中国半导体行业必须尽快做强核心专利。

在后摩尔时代背景下，人们对待集成电路产业发展方向的解决思路和方法也在逐渐转换：一方面，基于现有的成熟工艺（28nm及以上制程），主要将其用于新兴智能应用方向的市场拓展。另一方面，在对制造技术要求更高的传统芯片领域，人们依然需要技术迭代，通过引入极紫外（ExtremeUltra-Violet,EUV）光刻等尖端技术进一步按比例微缩化晶体管尺寸或是通过电路和芯片层面的三维集成来继续维持算力的提升。此外，随着冯·诺依曼架构的局限性日益明显，人们也开始探索能够满足更高算力、更低能耗需求的新型架构和工艺技术，如非冯·诺依曼架构芯片、类脑芯片以及量子超算芯片等，这些技术正在成为集成电路发展的新方向。

后摩尔时代，中国会遇到三大挑战。基础性挑战是光刻机，核心挑战是新材料、新工艺。光刻机的短板最为明显和严重，现在我们国内的光刻机跟国外先进的光刻机差了好几代。检测设备和材料方面在国际上也很薄弱。然而，后摩尔时代产业技术发展趋缓，但是创新空间和追赶的机会是巨大的。

提升整个产业链水平十分关键。集成电路领域是链的竞争，而不是点的对抗，要看整个产业链是否强壮。并且集成电路没有个人英雄，需要带动产业链各个环节形成合力提升到更高水平。由于上至国家安全下至民生，电子信息时代对信息交互的依赖越来越高了，一个国家集成电路产业的发达程度，将直接决定其在国际上的国防实力和经济地位。只有掌握了先进集成电路工艺的核心技术，才能在电子信息时代的全球大环境下立于不败之地。集成电路产业需要从国家层面作出全局的谋划，并给予资金和技术支持。

例如：2020年以来，长江存储在128层3DNAND闪存技术上取得突破，达到国际先进水平。然而，与制造工艺技术的发展相比，中国在原材料和制造装备方面，仍然严重受制于国外的技术封锁。在封装测试（简称封测）领域，中国的封测技术相比于制造和设计，处于世界领先的水平。代表企业如长电科技、通富微电和天水华天，在世界排名中分别为第3、第6和第7名。

在后摩尔时代，人们终将看到以摩尔定律为指导的等比例微缩技术逐渐走向尽头。但是，通过新材料、新器件和新架构的引入，集成电路产业和市场仍将持续扩大，继续支撑国家安全与民生等关键领域的发展。

道阻且长，行则将至；行而不辍，未来可期。要办好自己的事情，发挥自身优势，抓住下一轮创新。