陳炳欣

相較于以往的計算時代，現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)和人工智能在我們的生活中的滲透比以往任何時候都更加普遍。如PC時代，每年的銷售量是數(shù)億臺。緊隨其后的是智能手機(jī)、社交媒體和云計算，年銷量超過10億部?，F(xiàn)在，我們正處于最重大變革的早期階段，邊緣計算和人工智能創(chuàng)造了數(shù)千億的智能設(shè)備和新應(yīng)用，將從根本上改變?nèi)伺c人之間、機(jī)器與機(jī)器之間的溝通方式。半導(dǎo)體設(shè)備在每一次信息技術(shù)的進(jìn)步和到來時均發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。而隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時代的到來，半導(dǎo)體行業(yè)將如何發(fā)展，以助力這個新的計算時代？

AI和大數(shù)據(jù)對半導(dǎo)體提出新挑戰(zhàn)

在過去的幾年里，新的數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)使人類社會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增加。根據(jù)統(tǒng)計，2018年機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量首次超過了人類產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。未來幾年，預(yù)計機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將增加5倍，全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將超過10ZB。隨著大數(shù)據(jù)對社會生產(chǎn)和生活的滲透不斷加深，其重要性也不斷凸顯?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志刊文指出：“數(shù)據(jù)對于這個世紀(jì)，就像石油對于上世紀(jì)一樣舉足輕重，它是所有增長和改變的推動力?！?/p>

那么，人們?nèi)绾螌Ａ康臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、處理、存儲和分析呢？這既是一個挑戰(zhàn)，也是一個重大機(jī)遇。對此，應(yīng)用材料公司集團(tuán)副總裁、應(yīng)用材料中國公司總裁余定陸指出，大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生給半導(dǎo)體行業(yè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，這也是企業(yè)是否能在AI與大數(shù)據(jù)時代掌握制勝先機(jī)的關(guān)鍵。其中包括：來自物聯(lián)網(wǎng)普及和工業(yè)4.0所產(chǎn)生的超大量數(shù)據(jù)資料、現(xiàn)有的空間不足以滿足快速增加的數(shù)據(jù)儲存量、新的計算模式和架構(gòu)不足以應(yīng)對高性能的處理需求、需要依靠邊緣和云計算將數(shù)據(jù)成功轉(zhuǎn)換成價值等。所有這些都必須高效地應(yīng)對或完成，這就需要每瓦特的計算性能有顯著的提升。

以材料工程為新時代筑基

在對半導(dǎo)體創(chuàng)新的需求從未如此之大的同時，傳統(tǒng)摩爾定律（Moores Law）正面臨越來越大的挑戰(zhàn)。過去50年間，推動摩爾定律發(fā)展的二維縮放技術(shù)，不再能同時提高芯片的性能、功率，降低面積成本和加速上市時間，芯片設(shè)計者稱之為PPACt。余定陸指出，半導(dǎo)體行業(yè)不能不假思索地沿襲過去幾十年的那套辦法。沒有任何一種能夠完全取代以微縮來增加晶體管數(shù)量的方法，并成為取得進(jìn)步的唯一動力。因此，我們需要綜合地采用多種方法，更為確切地說，包括新的系統(tǒng)架構(gòu)、新的3D結(jié)構(gòu)、新型材料、縮小晶體管尺寸等新方法，以及能以新方式連接芯片的先進(jìn)封裝方案。應(yīng)用材料公司將這種多面的創(chuàng)新方法稱之為半導(dǎo)體設(shè)計和制造的“新戰(zhàn)略”，而其基礎(chǔ)就是材料工程。

余定陸舉例表示，NAND存儲器已經(jīng)從二維平面縮放過渡到三維縮放，以進(jìn)一步提高容量、性能和功率效率。

為發(fā)揮這一“新戰(zhàn)略”的效用，半導(dǎo)體行業(yè)需要在材料工程上持續(xù)投人，加強(qiáng)研發(fā)。應(yīng)用材料公司半導(dǎo)體中國區(qū)事業(yè)部總經(jīng)理、應(yīng)用材料中國公司首席技術(shù)官趙甘鳴博士接受記者采訪時表示，隨著摩爾定律的放緩，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨全新的技術(shù)變革，需要材料工程提供強(qiáng)有力的支撐。為此，應(yīng)用材料公司持續(xù)推動半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新，去年在研發(fā)上的投，入達(dá)到21億美元。

根據(jù)趙甘鳴的介紹，應(yīng)用材料公司在多個領(lǐng)域助力實現(xiàn)了這項“新戰(zhàn)略”。最近，公司引人了幾種支持材料的圖形化技術(shù)，為芯片制造商提供了新方法，無需在PPACt中進(jìn)行權(quán)衡，就可以繼續(xù)擴(kuò)展邏輯和內(nèi)存。應(yīng)用材料公司的新圖形化技術(shù)，利用其廣泛的技術(shù)組合，幫助芯片制造商消減工藝步驟，降低研發(fā)成本和時間，并加快上市時間。

與合作伙伴共結(jié)產(chǎn)業(yè)生態(tài)

任何一家公司都不可能獨立面對AI和大數(shù)據(jù)時代所帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，這需要半導(dǎo)體行業(yè)整個生態(tài)鏈的合作。應(yīng)用材料公司同樣致力于與行業(yè)生態(tài)共同合作研發(fā)在人工智能時代提升PPACt所需的新技術(shù)。

2019年11月，應(yīng)用材料公司成立材料工程技術(shù)推動中心（META中心）。該中心位于紐約州立大學(xué)理工學(xué)院（SUNYPoly）奧爾巴尼校區(qū)，是一個獨特的協(xié)作設(shè)施。在這里，客戶和合作伙伴可以使用最尖端的工藝系統(tǒng)，以幫助其縮短新技術(shù)從實驗室到晶圓廠的開發(fā)時間。在META中心，工程師可以對新型芯片材料、結(jié)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行評估，進(jìn)而在成熟的試生產(chǎn)環(huán)境中測試，使之能夠更快地做好迎接客戶大規(guī)模量產(chǎn)的準(zhǔn)備。

應(yīng)用材料公司還在其位于新加坡的先進(jìn)封裝開發(fā)中心幫助業(yè)界實現(xiàn)芯片封裝的技術(shù)突破，該工廠是世界，上最先進(jìn)的晶圓級封裝實驗室之一。它擁有一個17300平方英尺的10級潔凈室，擁有完整的晶圓級封裝設(shè)備生產(chǎn)線，應(yīng)用材料公司在這里與行業(yè)合作伙伴們一起研究和開發(fā)先進(jìn)的封裝設(shè)備.工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)。在這里候選的封裝產(chǎn)品被設(shè)計、建模、模擬、制造和進(jìn)行充分測試，以開發(fā)滿足新興行業(yè)需求的工藝技術(shù)。

META中心和先進(jìn)封裝開發(fā)中心對應(yīng)用材料公司位于硅谷的梅丹技術(shù)中心和新加坡的先進(jìn)材料實驗室，在新工藝系統(tǒng)的研發(fā)上形成了有益補(bǔ)充。應(yīng)用材料公司的全球研發(fā)環(huán)境展示了公司致力于從材料到系統(tǒng)、為行業(yè)創(chuàng)新與協(xié)作制定新戰(zhàn)略的承諾。