IC发明60周年，下一波半导体发展的关键技术是？

今年是集成电路（IC）发明60周年，过去60年来，装载着IC的电脑、笔电、手机与网路，让资讯运算能力大幅提升，也大大改变了人类的生活模式。人类生活模式的改变，特别是沟通与接收讯息方式，又进一步迫使IC运算能力必须相对提升。

集成电路的发展速度飞快，20多年前，一颗IC的尺寸是1微米，几乎是现今的100倍，储存容量相差达万倍以上。过去，一台电脑几乎要一个房间才能容纳得下，如今，一支小小手机上的芯片功能就已超越过去电脑的运算能力。

虽然每隔1～1．5年，半导体芯片功能可强大两倍的摩尔定律，在未来十年内仍然有效，不过，也有很多人担心尽头即将到来。当传统硅芯片透过曝光、显影等制程技术而来到极限时，下一步，人类该如何让半导体芯片功能继续强大呢？

透过异构整合技术的非传统芯片，成了市场开始思考的解决出路。异构整合，指的是将不同芯片透过封装或其他技术放在一起，使芯片功能更强大。不只符合半导体产业对缩小体积的追求，将不同功能的IC透过封装与半导体制程，整合到另外一片硅晶圆或其他半导体材料上，可提高设计开发的效率，还能突破硅物理限制，将硅材料应用到不同领域。

例如，过去存储器与中央处理器的芯片是分开的，如今，两者整合已成为趋势。不仅如此，包括把传感器与非硅材如LED或通讯芯片等结合在一起，也是现在半导体产业的热门方向。

一般说来，异质整合具备两大优势：第一，在进行IC设计时，不需要把所有功能设计在同一个芯片上，可以提高设计开发的效率；第二，突破硅的物理限制，更能将硅应用到各种不同领域。

很明显的，异构整合将是下一波半导体发展的关键技术，中国也强势进入这一领域。

特别是中国对半导体设备的渴求程度，从下图中也可窥到一斑。在过去的十几年中（图中从2004年开始计算），全球的IC及元器件制造、封测等工厂在所使用的设备方面的投入逐年稳步上升，在最近的2017年，全球相关厂商共投入了560亿美元，用于购买各种设备，这比2016年的400亿美元提升了38％，这个上升幅度是很大的。

过去中兴事件“一石激起千层浪”，引起全国人民关心我国集成电路产业，关心起“芯片”来，上至领导，下至普通老百姓。大家都在问：为什么我国集成电路产业老是落后？其他行业都上去了，为什么集成电路还要国家用大量外汇进口？

首先我们先一览中国集成电路产业发展艰难历程：

1、中国集成电路早期研发状况（中国科学院半导体所、13所等）

2、工业生产初步形成（878厂和上无19厂）

3、探索突破量产途径（爱卡、兴华和华科）

4、走上技术引进道路（742厂─华晶、华越）

5、转入中外合资阶段（贝岭、飞利浦─先进、首钢日电）

6、908工程和909工程（华晶和华虹）

7、从IDM转向代工（Foundry）（先进、华晶上华）

8、具有特色的典型企业（燕东、士兰、方正微电子）

9、国际化建设代工大厂（中芯国际和宏力）

10、台湾公司来大陆建厂（和舰、中纬、台积电松江、联芯、晶合、晋华、台积电南京）

11、外资独资来华建厂（海力士、英特尔和三星）

12、国家大基金注入国家团队大企业（中芯国际、华虹─宏力─华力、长江存储）

任谁都能看出，中国的集成电路产业终将成为一桩大生意。外资巨头开始入华建厂，大批国外从业人员也开始归国创业。得益于台积电开创的设计－制造分离的产业模式，大量的设计公司在国内涌现。同期，曾在德州仪器工作20年，拥有建晶圆工厂十余家经验的张汝京，从台湾来到大陆，创立了中芯国际，兴建晶圆工厂。

时至今日，虽然在众多关键领域仍然有巨大差距，但中国芯片行业已经能够在全球占据一席之地。以专利数量计量来看，美国占据了集成电路领域的23．56％，排名第一，日本占据了22．31％，排名第二，中国大陆占据22．25％，已经排至第三位。

在未来的日子里，我们仍然将面临来自国外的技术封锁和产业打压。但是，经过几十年的发展，中国的集成电路产业的实力也早已今非昔比。

国际集成电路市场研究机构IC insights的一份报告，总结了中国集成电路发展史上的几次冲击，在表格的的最后一列，表头写着“Successful？”（成功了吗？）嘛，下面的一列全写着NO。在最后一行，最近的一次冲击上，IC insights留下了四个问号。

几十年努力，多少前辈心血。相信有一天，我们抓住这一关键技术，会把别人的问号掰直。