半導體技術(shù)革新仍會繼續(xù)
[導讀]筆者日前參加了半導體電路技術(shù)國際會議“國際固態(tài)電路會議（ISSCC 2011）”的會前東京發(fā)布會）。ISSCC不愧被譽為“半導體奧林匹克”的會議，有很多有趣的發(fā)表。如果可能的話，筆者希望介紹全部內(nèi)容，但本文只能簡單介
筆者日前參加了半導體電路技術(shù)國際會議“國際固態(tài)電路會議（ISSCC 2011）”的會前東京發(fā)布會）。ISSCC不愧被譽為“半導體奧林匹克”的會議，有很多有趣的發(fā)表。如果可能的話，筆者希望介紹全部內(nèi)容，但本文只能簡單介紹一下“存儲器”、“高性能數(shù)字”、“成像器/MEMS/醫(yī)療/顯示器”及“未來技術(shù)（Technology Direction）”等領(lǐng)域的情況。
存儲器方面，NAND閃存的容量目前正以超過穆爾法則的速度，即3倍的年率不斷擴大。本屆ISSCC上，除了東芝與美國晟碟（SanDisk）將共同就24nm工藝2bit/單元的64Gbit產(chǎn)品（論文序號11.1）發(fā)表演講之外，韓國三星電子還會介紹2Xnm工藝3bit/單元的64Gbit產(chǎn)品（11.8）。不僅是單個存儲器的發(fā)表，系統(tǒng)級別方面，東京大學等將帶來控制器及SSD的演講（論文序號11.4）。
關(guān)于新型非易失性存儲器ReRAM，臺灣工業(yè)技術(shù)研究院（ITRI）等將就隨機訪問時間為7.2ns的4Mbit產(chǎn)品發(fā)表演講（論文序號11.2）。雖為非易失性存儲器，卻實現(xiàn)了與DRAM相當?shù)母咚傩阅堋Ａ硗?，索尼還會介紹寫入速度為216MB/秒的4Mbit產(chǎn)品（論文序號11.7）。這一寫入速度同樣“是以往的NAND閃存不可能實現(xiàn)的水準”（ISSCC遠東地區(qū)委員會），估計會受到人們的關(guān)注。
存儲器的高速接口電路方面，將會出現(xiàn)按照不同用途制定的獨特提案。比如，日本的慶應義塾大學將就面向存儲卡用途將數(shù)據(jù)傳輸速度提高至12Gbit/秒的無線接口發(fā)表演講（論文序號28.5）。另外，三星電子還會介紹通過基于TSV（硅通孔）的超寬總線實現(xiàn)12.8GB/秒數(shù)據(jù)傳輸速度的移動DRAM（論文序號28.6）。
高性能數(shù)字領(lǐng)域方面，美國英特爾將就集成有歷史上最多的31億個晶體管的32nm工藝微處理器（開發(fā)代碼名：Poulson）發(fā)表演講（論文序號4.8）。這種微處理器通過環(huán)形總線（Ring Bus）將共計54MB的片上緩存與8個處理器內(nèi)核連接在一起。而美國IBM將會介紹工作頻率提高至5.2GHz的45nm工藝處理器（論文序號4.1）。據(jù)稱這是商用處理器首次超過5GHz的頻率。該處理器配備有4個處理器內(nèi)核與30MB緩存，晶體管數(shù)量為14億個。
估計實現(xiàn)GPU整合的微處理器同樣會受到人們的關(guān)注。英特爾將就32nm工藝處理器“Sandy Bridge”發(fā)表演講（論文序號15.1），該處理器集成有4個x86處理器、GPU、雙通道DDR3內(nèi)存控制器以及20Lane PCI Express接口。美國AMD（Advanced Micro Devices）將會介紹40nm工藝處理器“Zacate”（論文序號15.4），該處理器配備有兩個x86處理器（Bobcat內(nèi)核）、Radeon HD5000系列GPU、多媒體引擎、DDR3內(nèi)存控制器及4Lane PCI Express接口。
另外，中國將在本屆會議上首次發(fā)表高性能處理器的演講。中國科學院將針對65nm工藝8核處理器“Godson-3B”發(fā)表演講，該處理器的峰值性能可達到128GFLOPS（雙精度運算），功耗為40W，實現(xiàn)了3.2GFLOPS/W的功耗效率（論文序號4.4）。
成像器/MEMS/醫(yī)療/顯示器方面，估計像素中內(nèi)置有能量采集（Energy Harvesting）電路的CMOS圖像傳感器（論文序號6.7），以及由振動獲得電力的MEMS元件（論文序號6.9）等有關(guān)環(huán)保發(fā)電的演講將會受到關(guān)注。另外，在CMOS芯片上集成有顯示功能與拍攝功能的雙向有機EL顯示器（論文序號17.8），旨在將視線檢測功能整合到頭戴式顯示器內(nèi)。
日本近畿大學將介紹全球速度最快的1600萬幀/秒背面照射型CCD（論文序號23.4）。通過采用背面照射與電荷遷移率倍增技術(shù)，實現(xiàn)了支持超高速幀速率（Frame Rate）的高靈敏度。另外，佳能也會發(fā)表演講，介紹面向夜間拍攝等超高靈敏度用途，使用整個300mm晶圓的大尺寸CMOS圖像傳感器（論文序號23.5）。
未來技術(shù)方面，將受到關(guān)注的是WBAN（wireless body-area-network）用低功耗高靈敏度收發(fā)器（論文序號2.1）、可使監(jiān)控睡眠時腦電波活動的系統(tǒng)實現(xiàn)小型化的SoC（論文序號2.2），以及低成本THz成像技術(shù)（論文序號2.5）等。還會有人介紹使用有機晶體管（p型五苯TFT），全球首次在柔性基板上形成8bit微處理器的事例（論文序號18.1）。這種微處理器集成有4000個晶體管，已確認可在6V電源電壓下達到6Hz的運行頻率。
估計半導體領(lǐng)域的技術(shù)革新今后仍會繼續(xù)。（記者：木村 雅秀）
存儲器方面，NAND閃存的容量目前正以超過穆爾法則的速度，即3倍的年率不斷擴大。本屆ISSCC上，除了東芝與美國晟碟（SanDisk）將共同就24nm工藝2bit/單元的64Gbit產(chǎn)品（論文序號11.1）發(fā)表演講之外，韓國三星電子還會介紹2Xnm工藝3bit/單元的64Gbit產(chǎn)品（11.8）。不僅是單個存儲器的發(fā)表，系統(tǒng)級別方面，東京大學等將帶來控制器及SSD的演講（論文序號11.4）。
關(guān)于新型非易失性存儲器ReRAM，臺灣工業(yè)技術(shù)研究院（ITRI）等將就隨機訪問時間為7.2ns的4Mbit產(chǎn)品發(fā)表演講（論文序號11.2）。雖為非易失性存儲器，卻實現(xiàn)了與DRAM相當?shù)母咚傩阅堋Ａ硗?，索尼還會介紹寫入速度為216MB/秒的4Mbit產(chǎn)品（論文序號11.7）。這一寫入速度同樣“是以往的NAND閃存不可能實現(xiàn)的水準”（ISSCC遠東地區(qū)委員會），估計會受到人們的關(guān)注。
存儲器的高速接口電路方面，將會出現(xiàn)按照不同用途制定的獨特提案。比如，日本的慶應義塾大學將就面向存儲卡用途將數(shù)據(jù)傳輸速度提高至12Gbit/秒的無線接口發(fā)表演講（論文序號28.5）。另外，三星電子還會介紹通過基于TSV（硅通孔）的超寬總線實現(xiàn)12.8GB/秒數(shù)據(jù)傳輸速度的移動DRAM（論文序號28.6）。
高性能數(shù)字領(lǐng)域方面，美國英特爾將就集成有歷史上最多的31億個晶體管的32nm工藝微處理器（開發(fā)代碼名：Poulson）發(fā)表演講（論文序號4.8）。這種微處理器通過環(huán)形總線（Ring Bus）將共計54MB的片上緩存與8個處理器內(nèi)核連接在一起。而美國IBM將會介紹工作頻率提高至5.2GHz的45nm工藝處理器（論文序號4.1）。據(jù)稱這是商用處理器首次超過5GHz的頻率。該處理器配備有4個處理器內(nèi)核與30MB緩存，晶體管數(shù)量為14億個。
估計實現(xiàn)GPU整合的微處理器同樣會受到人們的關(guān)注。英特爾將就32nm工藝處理器“Sandy Bridge”發(fā)表演講（論文序號15.1），該處理器集成有4個x86處理器、GPU、雙通道DDR3內(nèi)存控制器以及20Lane PCI Express接口。美國AMD（Advanced Micro Devices）將會介紹40nm工藝處理器“Zacate”（論文序號15.4），該處理器配備有兩個x86處理器（Bobcat內(nèi)核）、Radeon HD5000系列GPU、多媒體引擎、DDR3內(nèi)存控制器及4Lane PCI Express接口。
另外，中國將在本屆會議上首次發(fā)表高性能處理器的演講。中國科學院將針對65nm工藝8核處理器“Godson-3B”發(fā)表演講，該處理器的峰值性能可達到128GFLOPS（雙精度運算），功耗為40W，實現(xiàn)了3.2GFLOPS/W的功耗效率（論文序號4.4）。
成像器/MEMS/醫(yī)療/顯示器方面，估計像素中內(nèi)置有能量采集（Energy Harvesting）電路的CMOS圖像傳感器（論文序號6.7），以及由振動獲得電力的MEMS元件（論文序號6.9）等有關(guān)環(huán)保發(fā)電的演講將會受到關(guān)注。另外，在CMOS芯片上集成有顯示功能與拍攝功能的雙向有機EL顯示器（論文序號17.8），旨在將視線檢測功能整合到頭戴式顯示器內(nèi)。
日本近畿大學將介紹全球速度最快的1600萬幀/秒背面照射型CCD（論文序號23.4）。通過采用背面照射與電荷遷移率倍增技術(shù)，實現(xiàn)了支持超高速幀速率（Frame Rate）的高靈敏度。另外，佳能也會發(fā)表演講，介紹面向夜間拍攝等超高靈敏度用途，使用整個300mm晶圓的大尺寸CMOS圖像傳感器（論文序號23.5）。
未來技術(shù)方面，將受到關(guān)注的是WBAN（wireless body-area-network）用低功耗高靈敏度收發(fā)器（論文序號2.1）、可使監(jiān)控睡眠時腦電波活動的系統(tǒng)實現(xiàn)小型化的SoC（論文序號2.2），以及低成本THz成像技術(shù)（論文序號2.5）等。還會有人介紹使用有機晶體管（p型五苯TFT），全球首次在柔性基板上形成8bit微處理器的事例（論文序號18.1）。這種微處理器集成有4000個晶體管，已確認可在6V電源電壓下達到6Hz的運行頻率。
估計半導體領(lǐng)域的技術(shù)革新今后仍會繼續(xù)。（記者：木村 雅秀）
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