国际器件与系统路线图提出未来半导体技术发展总设想

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[据美国IEEE复兴计算计划网站2018年4月12日综合报道]2018年4月12日,美国电气与电子工程师协会(IEEE)复兴计算计划网站,发布了2017年版的“国际器件与系统路线图”(IRDS)。

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“国际器件与系统路线图”由美国电气与电子工程师协会“复兴计算计划”提供资助,是“国际半导体技术路线图”的后继路线图,是为了适应半导体技术进入发展新阶段而进行的重大改版。该路线图旨在对系统和半导体器件的可能发展提出一系列预测,用以协调美国、欧洲、韩国、日本、台湾等国家或地区的政府实验室、学术界、产业界(制造商、设备供应商)在发展半导体技术方面的相关工作。“国际器件与系统路线图”于2016年首次发布了不完整版本,此次发布的2017年版“国际器件与系统路线图”是第一个内容完整的版本。IEEE为该路线图设定了以下目标:

· 前瞻15年,识别器件、系统和所有相关技术的关键发展趋势;
· 确定通用器件、系统需求、发展挑战、可能的解决方案以及创新机会;
· 鼓励世界范围内的相关合作活动。
半导体技术和半导体技术路线图的发展历程,经历了三个相互对应的发展阶段。

半导体技术第一个阶段从1975年至2002年,称为“几何微细化阶段”,晶体管尺寸微细化在水平和垂直方向上同时进行。随着芯片集成复杂度的增长,美国1992年设立“国家半导体技术路线图”,以推动这一进程。

半导体技术第二个阶段从2003年将发展到2024年,称为“等效微细化阶段”,晶体管尺寸微细化由于受到材料特性和器件结构的限制,只能在水平方向进行。1997年“国家半导体技术路线图”识别出这一趋势后,随即在1998年改版为“国际半导体技术路线图”。

半导体技术第三个阶段将从2025年发展到2040年前后,称为“三维功率微细化阶段”,晶体管尺寸微细化由于受到器件物理极限的限制,已经难以实行。2016年发布的最后一版“国际半导体技术路线图”,预测硅CMOS尺寸微细化将止于2021年的5纳米工艺节点。随后,美国电气与电子工程师协会于2017年接替美国半导体产业协会,对路线图作出新的重大改版,制定了“国际器件与系统路线图”的基本框架,进一步预测非硅CMOS尺寸微细化将止于2024年的3纳米工艺节点。2017年版“国际器件与系统路线图”,对未来半导体技术的发展思路进行了固化,介绍了通过“管芯三维堆叠,层间致密互联,异质异构集成,器件低功率化”等方案,变相实现微细化,借以延续芯片性能增长的总设想。

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