集成电路发展哲理

　　半导体技术极其丰富多彩，身陷其景，会有“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的感触。为此，既要“近赏细微”，又要“临空浏览”，以期从中领悟到一些哲理。

　　本演讲根据半导体技术“由简入繁”、又“化繁为简”的螺旋式发展史事，探讨主流半导体技术的发展哲理，供大家参考讨论。

　　发展历程

　　根据IC Knowledge 的归纳[1]，可以把集成电路(IC)的发展历程划分为四个阶段：即奠定基础、激情创新、昂首阔步和走向成熟，每阶段大约20年。

　　“奠定基础”发生于上世纪四五十年代，此阶段发明或提出了晶体管、集成电路、平面工艺以及Si材料、CMOS等涉及器件“物理基础”、“基本结构”、“制造工艺”和“集成方法”等一系列基础技术和方法。

　　“激情创新”发生于上世纪六七十年代，主要是产业技术扩散阶段。诞生了EPROM、DSP、DRAM、MPU等。当时有两个非常重要的发现，一个是等比例缩小，推动器件小型化;另一个是摩尔定律，推动器件集成化;这两个堪称是半导体技术的发展引擎。这时候制造装备(可视为晶圆制造的“基因”)业开始兴起，设计工具也涌现了出来。

　　“昂首阔步”发生于上世纪八九十年代，在此之前，大方向都已经定了，这时晶圆尺寸、集成规模、产业规模…等等只是顺续扩大，而产业技术则按 “路线图”发展，即在已知规律下推测未来的发展，是一种逻辑的延伸。这里要指出的是，虽然第一代CMOS DRAM是在1983~1984年间推出的，但是CMOS早在奠定基础阶段就已经“发明”了。

　　“走向成熟”阶段大致从2000年开始到CMOS技术的“终结”。近年来，在认识上大多共识到硅技术寿限大约在2020年前;而在实践中则从“拜速度论”向“应用为王”思路转移，发生了一些重大事件，例如出现了“双核年”，Fabless(无生产线的公司)模式由怀疑到肯定并成为产业亮点等等。

　　发展哲理

　　从发展的前两个历程，我们可以看到IC产业“确定了器件缩小(等缩比)、集成做大(摩尔定律)两大引擎，即如何做到又小又好!”而后两个历程则“全部基于冯•诺依曼范式和固体能带论”，“抬头拉车”，阔步向前，“即如何化繁为简，做得规则、标准!”

　　因此，从纯产业技术这个角度看，我们可以把这个产业的“发展哲理”归纳为：“小”就是美(目标)，崇尚“简约”(使命)，倚重“左脑”(思路)三大特点。

　　“小”就是美

　　可从机制、性能、成本、功能、融合等五个角度来看。 机制是比例缩小，体现了“小(尺寸)与大(规模)螺旋式前进，低(价格)与高(性能)辩证统一”。成本无论从每MIPS成本，或每个晶体管的成本看，都在大幅度下降。芯片功能越来越丰富，尤其是现在的移动多功能装置，具有通信以外、越来越多的功能。融合的前景巨大，现在是硬件与软件融合，今后将是产业的融合。