5G和AI将带动整个晶圆代工行业发展

12月10日，中国集成电路设计业2020年会在重庆隆重举行，台积电（中国）副总经理陈平指出，5G和AI是新时期的核心技术，对性能和功耗都有极高的要求，因此必须有先进工艺的支持。而5G和AI产生的大量数据需要落地，与万物互联，这些需要各种特殊工艺来实现，8英寸传统工艺比12英寸工艺需求不遑多让。因此，5G和AI会带动整个晶圆代工行业。

陈平表示，新冠疫情是2020年突发的大灾难，但由于防疫的需要，新冠疫情还产生了一些良性的副作用，其中之一就是对数字化进程的推进，例如线上办公、线上学习、测温安防等领域实现了飞跃式发展。

“现在是数据大量提升的时代，这些数据的处理都需要晶体管，因此晶体管数量也在随着数据而开始以惊人的速度增长。”陈平说。

陈平指出，晶体管数量的增长通过工艺来实现主要有两个路径，第一个路径就是沿着摩尔定律在单片上延伸，第二个路径就是通过3D集成。目前，世界上最大的GPU已经拥有了500亿个晶体管，而用3D集成的最大芯片拥有2000亿个晶体管。但随着工艺的日新月异发展，这些记录很快也会被打破。

陈平强调，大数据的爆炸式增长对工艺的进步提出了极高的要求，因此工艺的进步一定要追赶上市场需求。

目前，很多的应用都有高能效和集成度两大要求。陈平表示，为了实现这两点，先进工艺是不二选择。以智能终端、5G网络、边缘计算和云计算为例，大多数芯片都需要先进工艺来支持。

全产业都在关注先进工艺能否继续沿着摩尔定律下探，以支持应用的要求。陈平指出，台积电的先进工艺在全行业的支持下，依然能保持以往的发展速度。台积电的5nm工艺已经经过了3个季度的量产，无论在产出还是良率上都表现优异。另外，3nm研发也非常顺利，预计明年完成验证，并于后年实现大批量生产，更先进的2nm研发也在如火如荼的进行当中。

陈平还指出，晶体管的微缩有几大要素，其中最主要的就是光刻技术。从以往光波长为一百多纳米的DUV来处理十几二十纳米的器件，到现在用13.5nm光波长的EUV来处理5nm和7nm，晶体管微缩已经实现了跨越。从光刻技术角度来看，EUV可以保证先进工艺下探到2nm以下。

除了光刻，器件结构和器件材料也是晶体管微缩的两大要素。陈平表示，FinFET结构可以支持到3nm工艺，3nm以后目前也出现了器件结构的新选择，包括nanowire和nanosheet。材料方面，纯粹的硅材料在3nm以后迁移率会快速降低，好在科技人员创造出了新的2D材料，提供更佳的迁移率。

“摩尔定律什么时候终结，我个人认为没有答案，我们永远不能低估人类的创造力。当我们遇到困难的时候，总有科学家会找到新的答案。”陈平如是说。
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