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【芯片|刘明院士：芯片新技术有望突破“面积墙”限制！】

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刘明院士：芯片新技术有望突破“面积墙”限制！
20225月21日是我国著名高等学府上海复旦大学的117年建校庆祝日，我国中科院刘明院士在复旦大学做了主题为“集成电路的创新发展之路的线上讲座” 。
这也是继我国大力扶持国产半导体企业战略计划以来，在高校推广集成电路研发之后，在教育界和科研界加强孵化半导体人才的重要的举措。

在会上，刘明院士指出先进制程芯片面临着光刻技术的面积约束，而要突破这个难关，投入的成本会越来越高，面临这样的挑战，她提出了芯片集成的概念，用小面积的芯片键合来提高芯片的性能，突破“面积墙”限制，也就是华为提出的以面积换性能的概念。

芯片制造工艺面临瓶颈迎巨大挑战
在讲座中，刘明院士总结了半导体产业的发展路径，为了实现先进制程，芯片半导体的制造中，学界和科研单位一直在推进晶体管的尺寸，从微米到纳米，目前的工艺已经推进到了3nm ，而且目前还在研发2nm和1nm 。
尽管在目前EUV光刻机的制程商用领域已经可以推进到3nm ，在光刻机的制造中，对光刻机多要求的分辨率、光源、控制系统等提出了更高更精密的要求，光刻机的产业链中的供应商也同时面临着巨大的挑战。

刘明院士谈及了英特尔的处理器的节点技术，指出在进入更先进的制程之后，集成电路的发展需要制造和设计相结合，处理器就是这一理念的体现，但是目前先进制程的芯片面临着面积墙的限制，随着设计的红利消失，瓶颈时刻已经来临。

刘明院士为大家列举了目前的单晶片的面积已经到了828平方毫米，已经近乎光刻机图形投影的能力极限，如果单晶片的面积增大则会降低芯片的良品率，在700平方毫米的面积基础上的良品率目前连30%都达不到。

集成电路的创新发展突破面积墙

如何突破面积墙，刘明院士提出了集成电路的创新发展方向，也将是我国芯片的重点研发方向。刘明院士提出了芯粒的概念。
传统的芯片集成路径是：在集成电路方面，可以将若干的电子元器件通过半导体工艺的集成形成具备特定功能的电路将复杂的芯片分解成为芯粒，根据系统设计的不同要求将不同的芯粒组合，通过半导体的制造再将芯片模块集成形成复杂功能的芯片。
而芯粒则是预先制造好的具有特定功能并且可以二次集成的晶片。

芯粒可组成芯片的模块，模块可再硅基板上形成具备一定功能的芯片。这种创新的制造工艺理论上可以实现目前的芯片制造瓶颈的三个突破：

突破单芯片光刻面积的瓶颈、突破封装连接极限、突破设计周期的制约。
简单地描述就是采用相对成熟地工艺，来实现更为先进制程地芯片的性能，这个思路和华为任正非提出的思路高度一致，刘明院士和任正非都认为我国目前再短期内都不太可能解决EUV的光刻机问题，所以以面积换性能，突破面积墙限制对我国半导体产业的发展意义十分重大。

写到这里
在此之前，英特尔等全球半导体巨头也组建了小芯片联盟，同时我国华为也发布了小芯片键合的专利，并提出了相同的理念。而且再今年的4月份苹果公司发布了双M1芯片，就表明这项创新的技术经过了实践验证。
所以，这项技术也是未来芯片发展的主流方向，也是高性能芯片商业化最有效的方案。我国目前即使没有先进的EUV光刻机，也可以利用这项技术生产高性能的芯片，对于我国半导体产业的未来发展具备重大的意义。
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