蔣尚義：中國大陸追趕半導體，關鍵在封裝｜半導體行業觀察

來源：內容來自「工商時報」，謝謝。

台積電前共同營運長、現任中芯國際獨董的蔣尚義昨（22）日出席研討會發表全球半導體現況，並指出大陸要在半導體領域追趕差距不能只看晶元，而是要改良整體系統層面，先進的封裝技術將成為當中關鍵。

媒體報導，蔣尚義昨出席南京「2018年集成電路產業發展研討會」進行演講，針對摩爾定律、半導體現況發表看法。據悉，蔣尚義在演講時還一度因踩空而從舞台跌落至地上，似乎有扭傷，但所幸大致無礙，蔣尚義也在台上堅持至演講結束。

對於大陸半導體產業，蔣尚義分析，由於起步較晚，大陸在半導體技術的追趕上一直都很辛苦，但仍存在趕超的機會，但需要放大眼界，不能只著眼晶元領域。

蔣尚義認為，摩爾定律的速度將會放緩甚至有可能見底，故預測未來半導體領域中的重點並不僅在晶元，要從系統全面改良，有長遠眼光才能提前布局，才有趕超機會。

大陸在今年中興通訊受美國禁售令制裁後，國內出現晶元能力不足的檢討聲浪，而引起各路資本開始追逐新創晶元公司，包括阿里巴巴、華為等大陸巨頭也接連發布在晶元領域的相關布局。

但蔣尚義呼籲大陸業者眼光不能僅限縮在晶元，要放遠至整體系統層面，他還表示，在整體系統中，如何將環環相扣的晶元供應鏈整合在一起，則是未來發展的重中之重，而封裝行業將在其中扮演重要角色。蔣尚義指出，未來有先進封裝技術的半導體世界樣貌將會完全不同，故當前重點是要讓沉寂30年的封裝技術開始成長。

延伸閱讀：封裝是摩爾定律的「救星」？

在目前，摩爾定律的發展由於器件特徵尺寸接近極限而正在變慢。那麼如果摩爾定律遇到瓶頸了，我們該怎麼辦呢？有一種思路，就是「More than Moore」，即不使用直接縮小器件而是挖掘CMOS電路系統其他地方的潛力來進一步實現集成度和性能的提升。而UCLA的教授Subramanian (Subu) Iyer的志向是使用封裝技術來實現「More than Moore」。

在當代SoC技術中，所有的片上模塊都必須使用同樣的工藝。然而，這樣會遇到各種各樣成本以及技術上的問題。從模塊劃分角度來看，不同的模塊有不同的需求。舉例來說，高性能數字模塊（如GPU和APU中的運算單元）需要非常快的操作速度，因此更適合使用特徵尺寸小的先進CMOS工藝。相反，對於模擬、射頻以及混合信號電路來說，先進位程中由於電源電壓較小，因此會導致較低的信噪比以及較差的線性度。

因此，這些電路其實更適合使用較成熟的工藝去實現。如果使用SoC，則所有模塊都使用同一種工藝，顯然不是最優解。因此，使用封裝技術實現More than Moore的第一個好處就是不同的模塊可以用各自合適的工藝去實現，最後再用封裝技術集成在同一封裝內。

More than Moore第二個解決的問題是內存訪問問題。之前提到過，Iyer提出的eDRAM可以部分解決片上SRAM不夠大的問題，但是對於主內存（容量高達幾GB）的訪問功耗和延遲問題，光eDRAM還是不夠的。More than Moore通過高級封裝技術把內存與處理器放在同一封裝內，從而實現高速內存訪問。目前Nvidia的GPU已經在使用基於HBM封裝技術的超高速內存以保證性能，可以說是More than Moore的勝利。

話說回來，Iyer在UCLA的More than Moore研究是大規模異質互聯。目前異質互聯的模塊數量還不高，往往只有兩三個晶元模塊在封裝內做異質互聯。Iyer的研究目標則是把異質互聯晶元模塊數量提升到數十個甚至上百個，而且去掉封裝，把所有的晶元直接裝在板上。

為什麼需要大規模異質互聯？這是因為目前小規模異質互聯中，每一塊晶元都是大規模定製晶元，很難形成規範，也很難統一介面標準。這就造成了設計上的困難，也很難規模化。而且，晶元之間引腳的間距不定，通訊介面必須使用功耗較大的SerDes，這就造成了功耗過大。

Iyer的思路是，把一塊大晶元拆成很多小而且介面標準化的小模塊晶元（Dielet），之後用封裝級互聯集成到一起。由於每塊晶元的尺寸小而且形狀固定，因此晶元間的間距也可以做到很小，這樣大部分SerDes可以省去，只留下部分距離很遠的引腳需要SerDes，這就節省了功耗。而且，由於介面和尺寸標準化，因此可以更容易地把規模做大。每一塊小晶元都可以是一個IP，這樣就誕生了一個新的大規模異質互聯的生態。

為了實現這一偉大目標，Iyer教授在UCLA建立了異質集成與性能進化中心（Center for Heterogeneous Integration and Performance Scaling, CHIPS），並與各個領域的眾多大咖（如計算機領域的Jason Cong，醫學院的Tzung Hsiai等）合作。讓我們期待這位Super Star在UCLA的作為！

默克半導體事業處處長林柏延也認為，部分５納米與３納米所使用的材料都差不多，因此有些廠商會從不同的光罩、製程，甚至是封裝技術來改善晶元效能，提升系統的整合度。可看到目前業界正積極嘗試不同封裝技術，強化產品性能並縮小產品尺寸，例如採用3D堆疊的方式。

也就是說，封裝拯救摩爾定律的時代將要到來？

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