對話蔣尚義：摩爾定律之外的突破

在人類所有的發(fā)明創(chuàng)造中，20 世紀中期晶體管和集成電路的發(fā)明，是人類創(chuàng)造史上最富傳奇的一個篇章，也是改變人類歷史進程和認知活動的一個重要里程碑。如今，集成電路已與我們的生活高度融合，幾乎所有的機電一體化設備和裝置都離不開芯片。

在集成電路工業(yè)領域，有一個神奇的定律歸納了其發(fā)展規(guī)律，即集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，每隔 18-24 個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，這就是廣為熟知的“摩爾定律”。

集成電路孵化的摩爾定律

摩爾定律第一次出現(xiàn)是在 1965 年。當時，英特爾公司創(chuàng)始人戈登摩爾博士應《電子》期刊 35 周年紀念的邀請，發(fā)表了《把更多元件塞進集成電路里》的文章，預測半導體未來十年的發(fā)展。文中做出了對半導體芯片上能夠承載多少電子元器件數(shù)目的預言，大意是，在一個芯片上所能放置元件數(shù)目每年要翻一番。

十年后的 1975 年，英特爾公司正在生產集成度約為 65000 個晶體管的內存，摩爾博士的預言驚人地實現(xiàn)了！在這一年，摩爾博士在 IEEE 期刊《國際電子器件會議技術摘要》上發(fā)表文章《數(shù)字電子的進展》，再一次預言，“這條斜率大致接近每兩年翻一番。"

90 年代開始由于制造工藝和技術的飛速發(fā)展，晶體管的尺寸越來越小，接近納米尺度范圍，一些學者發(fā)出“由于熱噪聲的因素，摩爾定律將終結”的言論。但事實證明，摩爾定律并沒有終結，并一直延續(xù)至今，且影響深遠。

但事情總有結束的時候，在蔣尚義博士看來，摩爾定律作為過去三四十年引領產業(yè)發(fā)展的強推動力，已經很接近其物理極限，雖然半導體仍會繼續(xù)創(chuàng)新，但不會像以往這么快。

先進封裝驅動的摩爾定律

與保持一定速度發(fā)展的集成電路工藝相對的是，系統(tǒng)設計在過去四五十年內并沒有太大的革新，電路板和封裝技術的發(fā)展比芯片工藝落后很多——如今晶圓上金屬導線的密度在二維空間超過電路板 100 萬倍以上。從這一驚人的數(shù)據(jù)差上不難看出，封裝和電路板的設計便是未來系統(tǒng)技術發(fā)展的瓶頸。

此前，我們依靠不斷縮小器件尺寸而增大晶圓的相對面積，實現(xiàn)了集成電路產品性能按照“摩爾定律”不斷提升，但受到尺度縮小及物理定律的限制，其增長的速度逐步減慢。

于是，被寄予厚望的先進封裝應運而生，有望打破現(xiàn)階段的發(fā)展瓶頸，蔣尚義博士進一步解釋，集成電路技術的演進有一個金科玉律，那就是將電路越做越小、集成度越做越高。但是現(xiàn)在有了先進封裝技術之后，這個觀念就被打破了。我們能在集成電路之上的層面去實現(xiàn)整體系統(tǒng)的集成，讓不同芯片之間連接的緊密度和整體系統(tǒng)性能類似于單一芯片，從而使最終產品的成本降低，效能增加。依據(jù)不同系統(tǒng)，針對各單元的特殊需求，選擇合適的單元經由先進封裝和電路板技術重新整合稱之為集成系統(tǒng)，這將是后摩爾時代的發(fā)展趨勢。

因此，蔣尚義博士強調眼光不應局限在芯片層面，要放遠至整體系統(tǒng)層面，這也是他選擇在古稀之年，從零開始，加入武漢弘芯的原因：“整個生態(tài)環(huán)境要重新建立，這中間就有很多事情可以做?！?/p>

同時他也呼吁像新思科技這樣的產業(yè)核心合作伙伴一同加入新的生態(tài)環(huán)境建設，從系統(tǒng)公司到設計公司、設計服務；從 EDA 到集成電路技術、封裝技術、設備、材料，整個產業(yè)界需要重新建立新的合作模式。

人工智能時代下的摩爾定律

人工智能時代的到來極大地促進了集成電路產業(yè)的發(fā)展，市場不斷擴大，技術不斷創(chuàng)新，所有的一切讓摩爾定律足足持續(xù)了 50 多年。摩爾定律還會走多遠，是否會有新定律誕生呢？

摩爾定律的背后，是一輩集成電路人共同的奮斗，而新的時代自然也需要年輕一輩的工程師攜手共創(chuàng)。因此，蔣尚義博士建議年輕的工程師，不要被較少的行業(yè)經驗所局限，而是勇敢地嘗試未來的無限可能。一個有價值的創(chuàng)造，并非是在對相關基礎知識完全深入精通的情況下誕生的，比如造橋，古代的橋梁工程師，并不了解結構力學、材料力學、應用力學、土壤力學等，但他們依然用自己的經驗和創(chuàng)新設計出各種鬼斧神工的橋梁，這就是工程師的典范。

在未盡知之前就進行創(chuàng)造，對工程師提出了更高的要求，不僅需要具備扎實的基礎知識，包括數(shù)學、物理、化學、材料學等等，更重要的是不斷創(chuàng)新。

雖然摩爾定律已經慢慢達到它的物理極限，但絕對不表示創(chuàng)新可以就此停下來，發(fā)展了 100 多年的汽車工業(yè)尚在不斷創(chuàng)新、變革，集成電路的未來更將擁有 “摩爾定律”之外的突破。