新摩爾定律時代電子技術(shù)的創(chuàng)新蹊徑

      多年來摩爾定律(Moore’sLaw)推動了產(chǎn)能提升，也帶動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)驚人的發(fā)展。這驅(qū)動力創(chuàng)造了超快速數(shù)字處理器、寬帶的提升及容量龐大的存儲器，使得個人計算機、移動電話以及需要大量資料流量與儲存空間的應(yīng)用裝置，生產(chǎn)力獲得大幅提升。

      然而，IC產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟學(xué)和社會的進步正給半導(dǎo)體行業(yè)帶來革命性轉(zhuǎn)變。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨著雙重挑戰(zhàn)：一方面，利用先進CMOS技術(shù)開發(fā)SoC的成本飛漲；另一方面，體積的繼續(xù)縮小將把摩爾定律推向末路。由此在半導(dǎo)體業(yè)界誕生了MorethanMoore，超越摩爾定律(或稱新摩爾定律)，即芯片發(fā)展要追求功耗下降及綜合功能的提高，實際上轉(zhuǎn)向更加務(wù)實的滿足市場的需求。在一些全新的平臺上，如蘋果電腦的iPhone、任天堂的Wii等等平臺中，其核心處理器和應(yīng)用處理器性能遠遠比不上多核的CPU，但是其多樣化的、有趣的應(yīng)用，卻迷倒了全球成千萬上億的用戶。

      同時，消費者所要求的附加價值不再是更多產(chǎn)的消費電子設(shè)備，而轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚滦椭悄墚a(chǎn)品；全球老齡化趨勢帶來了對醫(yī)療設(shè)備和食品安全的需求；環(huán)保意識的提升需要智能“綠色”解決方案；交通領(lǐng)域，IC創(chuàng)新可確保安全、克服交通擁堵，還可為在路上的人們提供實時信息、娛樂和服務(wù)……這些應(yīng)用，以及許多其他應(yīng)用，通常都是通過整合現(xiàn)有CMOS技術(shù)和“新摩爾定律”的技術(shù)而實現(xiàn)的——“新摩爾定律”的技術(shù)包括模擬混合信號、高壓和超低功耗等。向多技術(shù)設(shè)備的轉(zhuǎn)變還將影響設(shè)計和架構(gòu)方法、建模和特性及系統(tǒng)架構(gòu)。最終，現(xiàn)有的聯(lián)合研發(fā)模式將發(fā)生改變，新的生態(tài)系統(tǒng)將形成。

      因此數(shù)十年來主宰半導(dǎo)體制程技術(shù)的摩爾定律，將僅應(yīng)用于有限的高容量領(lǐng)域。不過如果達到體積或經(jīng)濟可行性的界限，就是摩爾定律消失的時候。到今天來看，摩爾定律的壽終正寢，可能在16納米時，即2016~2018年左右，可以理解為即便到那時尺寸還能縮小下去(技術(shù)上可行)，但是由于經(jīng)濟上成本太高，自然就很少被人采用。不過半導(dǎo)體業(yè)在任何時候，降低功耗，減少成本及提高功能總是正確的。因此新摩爾定律可能在這個時代更為適用，因為對于客戶來講，并不會去關(guān)心芯片里面究竟是多少納米尺寸。

      回顧過去，金融危機并沒有推遲半導(dǎo)體的發(fā)展路線，但是卻改變了產(chǎn)業(yè)的格局，有的整合，有的破產(chǎn)，無論大、小公司不得不降低成本，節(jié)省開支，投資額則相對減少。目前整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在探索兩條道路：一種是繼續(xù)縮小尺寸traditionalscaling，還是MoreMoore，后摩爾定律，注重功耗降低及性價比的提高。尤其是新材料的開發(fā)會使產(chǎn)業(yè)更加創(chuàng)新發(fā)展，朝著更小尺寸、更高密度發(fā)展，而新摩爾定律MorethanMoore更是推動了CMOS的技術(shù)發(fā)展。

圖1半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展路線

新摩爾定律時代的機會和創(chuàng)新

      恩智浦半導(dǎo)體多重市場半導(dǎo)體事業(yè)部大中華區(qū)高級市場總監(jiān)梅潤平表示：“創(chuàng)新永遠是半導(dǎo)體公司成功的必備條件。但我們在積極創(chuàng)新的同時，必須摒棄不顧成本與能力限制，一味追求極限速度的做法。只有如此，我們才能開發(fā)出更具效益的技術(shù)，從而實現(xiàn)為消費者提供更優(yōu)質(zhì)生活體驗的最終目標(biāo)。新摩爾定律體現(xiàn)了由僅僅關(guān)注CMOS向關(guān)注整合多重技術(shù)轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢。此發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移不但為半導(dǎo)體制造商提供了新發(fā)展方式，同時也促進了一個廣受關(guān)注的創(chuàng)新商業(yè)模式的發(fā)展。”他還舉例解釋了新摩爾定律如何和摩爾定律結(jié)合，圖2所示一個智能系統(tǒng)中，處理器存儲設(shè)計屬摩爾定律的范疇，會繼續(xù)沿著更小更強的方向發(fā)展，但是在整個芯片的設(shè)計中，還要考慮集成無線電、電源、傳感器等模塊，這樣設(shè)計出的產(chǎn)品就是高價值智能系統(tǒng)。

圖2摩爾定律與新摩爾定律相結(jié)合

     同時中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會理事長俞忠鈺認為信息化和工業(yè)化融合給IC帶來了新的機遇，IC產(chǎn)品在工業(yè)化領(lǐng)域應(yīng)用日趨深入和廣泛，體現(xiàn)在

汽車電子、工業(yè)電子、醫(yī)療電子和物聯(lián)網(wǎng)的兩化融合，他認為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會沿著摩爾定律發(fā)展但是morethanmoore比重也在加大。

      可見電子市場中的許多應(yīng)用，如射頻器件、電源管理子系統(tǒng)、被動元件、生物芯片、傳感器、執(zhí)行裝置和微機電系統(tǒng)(MEMS)在半導(dǎo)體產(chǎn)

品中正扮演著同樣重要的角色。將各種模擬功能集成到基于CMOS的特色技術(shù)中，使其成本得以優(yōu)化、并為系統(tǒng)提供有增加價值的解決方案的各

種多樣化的技術(shù)，就是MorethanMoore。

      “我非常看好許多真正模擬世界的‘接口’技術(shù)，其中模擬/混合信號技術(shù)、高壓技術(shù)、光電子技術(shù)和微機電系統(tǒng)/傳感器將充滿機會。

”X-FAB銷售與市場營銷副總裁ThomasHartung先生說。“我們的任務(wù)和服務(wù)就是幫助系統(tǒng)和芯片設(shè)計師實現(xiàn)他們的創(chuàng)新和創(chuàng)意，為此我們可以

提供包括精確模型的、全面的工藝設(shè)計工具包，快速、方便和靈活的代工服務(wù)，產(chǎn)品壽命周期管理和供應(yīng)鏈管理等。”

綠色節(jié)能應(yīng)用

      今天，隨著能源短缺和全球變暖現(xiàn)象的加劇，各國政府都在大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，提出了各種環(huán)保指令。同時，環(huán)保意識也已成為消費

者的共識，他們越來越關(guān)注小尺寸、多功能、節(jié)能省電等問題。

      恩智浦的GreenChip系列產(chǎn)品即是成功范例，不但符合能源之星（EnergyStar）的規(guī)范，還減少了二分之一的電源供應(yīng)損耗。該產(chǎn)品結(jié)合

了優(yōu)化的架構(gòu)與設(shè)計，并搭配特殊的半導(dǎo)體技術(shù)，從全功率到待機模式，都一樣具備節(jié)能效果。摩爾定律應(yīng)用的特點，就是將眾多功能整合至

單一IC，不過在此并不適用。恩智浦采用了不同的IC技術(shù)，以達成優(yōu)化的整體性能：在主要控制器與功率因素校正上整合高壓裝置，與這些裝

置的接口采用高密度、高速、低電壓控制智能接口。最后在輸出控制器采用低至中壓技術(shù)，以在二級高壓電流的狀況下控制同步整流器。

      目前有綠色光源之稱的LED照明是另一大被業(yè)界廣為關(guān)注的熱點技術(shù)。預(yù)計在2010年之后，LED將越來越廣泛地應(yīng)用到室內(nèi)照明、路燈、

服裝裝飾等新應(yīng)用上。

      在照明領(lǐng)域耕耘多年的恩智浦公司也推出了創(chuàng)新的解決方案，這種全新概念LED燈泡融合了傳感技術(shù)、控制技術(shù)、無線技術(shù)和先進接口等

，可以提供完全不同的照明體驗，包括移動應(yīng)用的LED閃光燈、液晶電視的LED背光調(diào)光技術(shù)，可大幅節(jié)省超過50%能源。

醫(yī)療應(yīng)用的超低功耗技術(shù)

      醫(yī)療電子是半導(dǎo)體發(fā)展最快速的領(lǐng)域之一。恩智浦的超低功率解決方案基于磁感應(yīng)無線電技術(shù)及CoolFluxDSP，可支持最新的助聽器產(chǎn)品

。其芯片支持最高可達298kbps的數(shù)據(jù)速率，并具備雙向通訊功能，支持立體聲音頻流和雙耳處理等新型應(yīng)用。集線器的使用可為MP3播放器或

移動電話配備無線連接功能，輕松與助聽器連接。此外，相較于射頻信號，短距離（50厘米以下）的磁感應(yīng)無線電信號可節(jié)省更多能源；穿越

身體組織時，信號強度的降幅也相當(dāng)有限。磁感應(yīng)無線電信號與人體組織的互相作用也遠低于傳統(tǒng)的射頻訊號，因此可降低組織損傷的風(fēng)險。

      其他超低功耗醫(yī)療應(yīng)用，包括監(jiān)控生命功能的體內(nèi)傳感器、神經(jīng)刺激與疼痛管理應(yīng)用設(shè)備，以及心律管理設(shè)備。以上都是新摩爾定律技

術(shù)提升生活質(zhì)量，而不只是加快生活速度的成功典范。

MEMS

      MEMS市場因為許多行業(yè)引入固態(tài)的壓力傳感器、慣性傳感器、紅外傳感器、加速度傳感器、陀螺儀和生物芯片等技術(shù)而得以興起，并因

為它們與其它電子系統(tǒng)協(xié)同產(chǎn)生新的應(yīng)用而發(fā)展。由于MEMS器件的制造技術(shù)與集成電路的相似，因此X-FAB能夠協(xié)同利用這兩種技術(shù)以及其在模

擬/混合信號代工工藝經(jīng)驗方面的優(yōu)勢。這確保了X-FAB能夠提供與CMOS工藝一樣的高質(zhì)量組織、采購和在MEMS技術(shù)領(lǐng)域大批量制造的經(jīng)驗。

樂觀與謹慎

      究竟2010年產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？目前的復(fù)蘇是長久性的，還是暫時性的？多重跡象表明，產(chǎn)業(yè)正處于復(fù)蘇階段，但是仍舊非常脆弱，可能

與全球經(jīng)濟的大環(huán)境緊密相關(guān)。盡管2010年將是極具挑戰(zhàn)性的一年，但是相信對于創(chuàng)新公司來說，機遇與挑戰(zhàn)并存。研發(fā)的持續(xù)投入以及新興

市場的開發(fā)對于未來必定會有所幫助。反觀過去幾次金融風(fēng)暴，持續(xù)研發(fā)對于各家公司來說，是快速從危急中復(fù)蘇的關(guān)鍵手段。

      不論是先進的CMOS系統(tǒng)單芯片，或是未來對新摩爾定律技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)新都將持續(xù)推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，因此目前所面對的挑戰(zhàn)，就是要因

應(yīng)已然改變的經(jīng)濟現(xiàn)實，采取自己的創(chuàng)新策略。