中芯国际独董蒋尚义：中国大陆追赶半导体，关键在封装

本文来自《工商时报》，记者：杨日兴。

台积电前共同营运长、现任中芯国际独董的蒋尚义昨（22）日出席研讨会发表全球半导体现况，并指出大陆要在半导体领域追赶差距不能只看芯片，而是要改良整体系统层面，先进的封装技术将成为当中关键。

媒体报导，蒋尚义昨出席南京「2018年集成电路产业发展研讨会」进行演讲，针对摩尔定律、半导体现况发表看法。据悉，蒋尚义在演讲时还一度因踩空而从舞台跌落至地上，似乎有扭伤，但所幸大致无碍，蒋尚义也在台上坚持至演讲结束。

对于大陆半导体产业，蒋尚义分析，由于起步较晚，大陆在半导体技术的追赶上一直都很辛苦，但仍存在赶超的机会，但需要放大眼界，不能只着眼芯片领域。

蒋尚义认为，摩尔定律的速度将会放缓甚至有可能见底，故预测未来半导体领域中的重点并不仅在芯片，要从系统全面改良，有长远眼光才能提前布局，才有赶超机会。

大陆在今年中兴通讯受美国禁售令制裁后，国内出现芯片能力不足的检讨声浪，而引起各路资本开始追逐新创芯片公司，包括阿里巴巴、华为等大陆巨头也接连发布在芯片领域的相关布局。

但蒋尚义呼吁大陆业者眼光不能仅限缩在芯片，要放远至整体系统层面，他还表示，在整体系统中，如何将环环相扣的芯片供应链整合在一起，则是未来发展的重中之重，而封装行业将在其中扮演重要角色。蒋尚义指出，未来有先进封装技术的半导体世界样貌将会完全不同，故当前重点是要让沉寂30年的封装技术开始成长。

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在目前，摩尔定律的发展由于器件特征尺寸接近极限而正在变慢。那么如果摩尔定律遇到瓶颈了，我们该怎么办呢？有一种思路，就是“More than Moore”，即不使用直接缩小器件而是挖掘CMOS电路系统其他地方的潜力来进一步实现集成度和性能的提升。而UCLA的教授Subramanian (Subu) Iyer的志向是使用封装技术来实现“More than Moore”。

在当代SoC技术中，所有的片上模块都必须使用同样的工艺。然而，这样会遇到各种各样成本以及技术上的问题。从模块划分角度来看，不同的模块有不同的需求。举例来说，高性能数字模块（如GPU和APU中的运算单元）需要非常快的操作速度，因此更适合使用特征尺寸小的先进CMOS工艺。相反，对于模拟、射频以及混合信号电路来说，先进制程中由于电源电压较小，因此会导致较低的信噪比以及较差的线性度。

因此，这些电路其实更适合使用较成熟的工艺去实现。如果使用SoC，则所有模块都使用同一种工艺，显然不是最优解。因此，使用封装技术实现More than Moore的第一个好处就是不同的模块可以用各自合适的工艺去实现，最后再用封装技术集成在同一封装内。

More than Moore第二个解决的问题是内存访问问题。之前提到过，Iyer提出的eDRAM可以部分解决片上SRAM不够大的问题，但是对于主内存（容量高达几GB）的访问功耗和延迟问题，光eDRAM还是不够的。More than Moore通过高级封装技术把内存与处理器放在同一封装内，从而实现高速内存访问。目前Nvidia的GPU已经在使用基于HBM封装技术的超高速内存以保证性能，可以说是More than Moore的胜利。

话说回来，Iyer在UCLA的More than Moore研究是大规模异质互联。目前异质互联的模块数量还不高，往往只有两三个芯片模块在封装内做异质互联。Iyer的研究目标则是把异质互联芯片模块数量提升到数十个甚至上百个，而且去掉封装，把所有的芯片直接装在板上。

为什么需要大规模异质互联？这是因为目前小规模异质互联中，每一块芯片都是大规模定制芯片，很难形成规范，也很难统一接口标准。这就造成了设计上的困难，也很难规模化。而且，芯片之间引脚的间距不定，通讯接口必须使用功耗较大的SerDes，这就造成了功耗过大。

Iyer的思路是，把一块大芯片拆成很多小而且接口标准化的小模块芯片（Dielet），之后用封装级互联集成到一起。由于每块芯片的尺寸小而且形状固定，因此芯片间的间距也可以做到很小，这样大部分SerDes可以省去，只留下部分距离很远的引脚需要SerDes，这就节省了功耗。而且，由于接口和尺寸标准化，因此可以更容易地把规模做大。每一块小芯片都可以是一个IP，这样就诞生了一个新的大规模异质互联的生态。

为了实现这一伟大目标，Iyer教授在UCLA建立了异质集成与性能进化中心（Center for Heterogeneous Integration and Performance Scaling, CHIPS），并与各个领域的众多大咖（如计算机领域的Jason Cong，医学院的Tzung Hsiai等）合作。让我们期待这位Super Star在UCLA的作为！

默克半导体事业处处长林柏延也认为，部分５纳米与３纳米所使用的材料都差不多，因此有些厂商会从不同的光罩、制程，甚至是封装技术来改善芯片效能，提升系统的整合度。可看到目前业界正积极尝试不同封装技术，强化产品性能并缩小产品尺寸，例如采用3D堆叠的方式。

也就是说，封装拯救摩尔定律的时代将要到来？