芯片产业和半导体技术创新动向

徐伟

摘要：在信息社会持续发展进步的过程中，芯片以及半导体对其发展起到了重要的保障作用。现阶段，半导体技术以及芯片产业已经成为世界各国高度重视的技术和产业，都在全力地开展着创新和突破。两者的实际发展水平以及在全球分工中占据的位置，可以对一个国家在全世界这个科技竞争大环境下的实际地位产生直至关重要的影响。因此，本文便针对芯片产业以及半导体技术创新动向做出分析和研究。

关键词：芯片产业;半导体技术;创新

前言：对于芯片产业以及半导体技术的创新发展来讲，其对于一个国家的发展能够产生重要的推动作用。现阶段芯片已经逐渐发展出多种系列规格，比如从处理信号的类型上能够将其分为数字芯片以及模拟芯片，站在功能角度来分，又能够划分为微处理器芯片以及存储芯片等等。现阶段芯片产业以及半导体技术正在成为我国国民经济发展的一个重要基石，属于我国在世界范围内角逐的一个关键内容。

一、芯片产业创新发展趋势分析

结合芯片的实际发展历程来看，长期以来表现出了低功耗以及微型化的发展特征，同时其发展速度方面具备着较为明显的高速化发展特性，而且多年来一直都是摩尔定律在促进以及影响着其实际发展态势。近几年，对于摩尔定律来讲，有所放缓，这使得芯片产业的发展开始迎来一个新的拐点：

（1）目前现有技术处于极限状态

芯片产业经过50多年的快速发展，目前已经能够将微观器件加工面积有效缩小到将近1万亿倍，曾有研究指出，对于芯片行业来讲，一般每隔20年，便会遇到一些新的危机，目前来看，此行业正处于危机循环节点，所以下一步究竟是“延续摩尔”或者是“超越摩尔”仍然属于该芯片产业需要探讨的话题[1]。

（2）新型技术的突破

现阶段一系列新型技术争相崛起，芯片产业正处于激烈竞争的状态。具体技术种类如下：

第一种为新架构晶体管技术，此项技术一般包括以下几种：一是互补场效应晶体管，二是遂穿场效应晶体管等。

第二种为新材料晶体管技术，此项技术一般包括以下几种：一是第三代半导体材料，二是是碳基纳米材料等。

第三种为新型存储芯片技术，此项技术一般包括以下几种：一是是磁性存储器，二是是铁电存储器等。

第四种为新架构芯片技术，此项技术一般包括以下几种：一是神经形态，二是深度神经网络等。

（3）产业组织的调适

现阶段随着芯片开始向着大规模集成电路以及芯片级系统方向发展，其相应的产业组织也逐渐地开展调适工作，在这种背景下芯片产业商业模式开始出现较大的变化。以往较为传统的商业模式演变如下：

一是系统厂商主导，二是集成设备制造商，三是无工厂芯片供应商以及代工两者之间有机结合，四是轻晶元模式，五是硅知识产权设计，现阶段这些模式开始逐渐向着适应小芯片以及异构集成的集群虚拟垂直整合模式不断演变，这一新的商业模式将会给芯片产业带来新的发展机遇。

（4）芯片市场格局出现变动

目前芯片市场规模基本上可以达到5000亿美元，对于美国来讲其实际占比一半左右，所以远超其他国家以及地区，但是对于整个包括中国在内的亚太地区来讲，其一直呈现出快速增长的态势，目前约有75%以上的芯片生产线基本上都在亚洲地区。

二、半导体技术创新发展趋势分析

（1）重视封装

结合现状来看，对于芯片制造工艺而言，其已经进入到了5nm节点，可以说越发接近物理极限。在这种背景下部分学者以及专家明确强调，处于后摩尔定律时代，随着制造工艺达到瓶颈状态，整个业界对待芯片制造的态度，将不会再单纯地考察以及衡量线宽、线距或者是集成度的尺寸，也不会再将这些内容作为评定企业制造水平的关键指标，开始更多地考虑怎样去提升系统的性能或者是怎样在整个微系统当中提升集成度，所以半导体技术当中封装环节将会呈现出越来越重要的价值和作用[2]。

结合现状来看，伴随着科技发展而逐渐诞生的一些新兴市场，（如：5G领域以及智能手机领域）也陆续地对封装环节有了相对较高的要求，对于这种形势来说，其将会推动封装技术快速地向着以下几个方面发展：即一是系统集成方向，二是三维方向，三是超细节距互连等。所以先进封装将会逐渐成为半导体技术的一个主要创新发展方向，其中微型化以及集成化将会成为先进封装技术发展的两个主要趋势，而且先进封装将有可能在射频芯片、人工智能以及互联网等一系列领域大放异彩。

（2）重视特色工艺

随着后摩尔时代的迅速到来，对于先进制程的研发而言逐渐进入到了发展瓶颈阶段。而在这一形势下，因为特色工艺本身并不过于重视器件尺寸方面的缩小，并且有着工艺发展相对较为成熟等相应优势，所以开始成为后摩尔定律时代背景下能够进一步提升以及优化芯片性能的核心“利器”。近几年，由于受到新型技术的强力推动，使得新兴市场开始对特色工艺有着越來越大的需求量。而且这种需求在半导体产业进一步发展还有终端应用开始变得更加多样化的情形下，也呈现出了快速增长的态势，比较典型的特例便是智能卡或者是分立器件等一系列半导体芯片种类，都对特色工艺有着非常大的需求。

结语：综上所述，在信息化以及智能化时代不断发展进步的背景下，芯片产业以及半导体技术创新发展将会成为一个国家信息社会持续向好发展的主要推动力，其也能够影响到一个国家的国际竞争地位，对国家的健康长远发展产生深刻的影响。本文针对芯片产业创新发展趋势以及半导体技术创新发展方向做出了分析和研究，以此来促进我国芯片产业以及半导体技术持续向好发展，从而推动我国在科技竞争方面的国际地位能够得到进一步提高。

参考文献：

[1]王超. 美国20世纪90年代半导体芯片技术产业复兴的经验分析[J]. 网络空间安全，2020，11（3）：100-105.

[2]郑小龙. 砥砺前行，推进半导体产业的"芯"潮[J]. 电子产品世界，2021，28（3）：14-15，18.