12月10日，中國集成電路設計業2020年會暨重慶集成電路產業創新發展高峰論壇在重慶舉行。在論壇上，臺積電（中國）副總經理陳平發表了《對半導體產業成長的展望》的主題演講。陳平指出，從集成電路技術的發展方向來看，晶體管微縮、3D集成、軟硬件協同優化設計這三大元素缺一不可，將指導未來集成電路產業的發展。

集成電路產業誕生60多年以來，經歷了大型機時代、PC機時代，現在正處于移動計算時代，接下來將進入普及計算時代。陳平透露，兩年前臺積電預測，移動計算時代與普及計算時代的交叉點是2020年，截至2020年12月，從現在的產品體系來看，這個交叉點正在發生。

進入普及計算時代之后，從移動計算時代的智能機演變為移動計算平臺、高度計算平臺、車載計算平臺、IoT計算平臺。這四個計算平臺疊加在一起，將讓半導體產業重新回到指數型的高速增長時代，陳平對半導體市場前景很樂觀。

今年半導體市場供不應求有很多原因，很多人可能更加關注的是供應鏈、華為芯片禁令等原因，但實際上除了這些外部原因之外，今年本身的需求就很旺盛。陳平表示，臺積電去年預測今年的需求就很樂觀，上半年遇到疫情的時候，當時不知道會不會給市場造成影響，現在看來沒有造成影響，半導體產業又進入了一個高速成長期。

當前，5G和AI是熱點，以5G和AI為核心的IC應用正在進入能源、制造、社會安全、健康、媒體、娛樂、通信等社會各個領域。5G是連接技術， AI是數據處理技術，5G、 AI非常依賴先進工藝，因為它們對性能、功耗和集成度要求非常高，所以5G、 AI芯片需要先進工藝支持。

除對先進工藝要求以外，5G、 AI也會帶動半導體行業的發展。5G、 AI會產生大量的數據，這些數據需要落地，需要與萬物互聯，需要與傳統的工藝、先進工藝等各種工藝結合，將帶動整體半導體行業發展。

疫情是人類的大災難，但是由于防疫的需要，疫情產生了一個良性的副作用——加速了社會數字化進程。數字化建設原本就需要推進，只是受疫情影響加速了。現在受疫情影響，在家辦工成為常態，對智能辦公設備需求增加；為了控制疫情擴散，對安防監控系統提出新的要求。疫情加速了數字化、全球化進程。

大數據時代將產生大量的數據，為了處理這些數據，需要用IoT設備采集數據，用5G傳輸數據，用云和AI來處理數據。這些數據都需要更高的處理性能以及更多的晶體管，所以晶體管數量實現驚人成長。

陳平指出，要實現更多的晶體管數量有兩個路徑：第一個路徑是繼續延伸摩爾定律，通過微縮晶體管來增加晶體管集成數量；第二個路徑是實現3D集成。目前，臺積電在這兩個路徑上都取得了很好的成果，生產出最大的GPU，擁有500億顆晶體管，3D集成工藝做出集成2000億顆晶體管的器件。他相信，過不了不久晶體管數量將很快被刷新。

現在5G、AI等應用共同的要求有兩個：一個是Energy&utilities，不管是移動終端還是云計算都需要很高的Energy&utilities，第二個是集成度，要將更多的晶體管集成到芯片中。為了實現這兩個要求，先進工藝是不二選擇。

現在先進工藝能否支持智能終端、云計算等應用需求呢？陳平表示，5nm是目前最先進量產工藝，臺積電5nm芯片從今年第二季度開始已經實現量產，目前來看，無論產出還是良率都非常成功。 臺積電還在積極研發3nm、2nm，其中3nm進展非常順利，計劃明年完成驗證，后年進入大規模量產。

臺積電工藝進步關鍵看光刻技術的發展，EUV技術的突破正為微縮提供了保證。之前用193nm ArF immersion來處理14nm器件，現在用13.5nm EUV來處理5nm器件。 陳平認為，EUV技術還在不斷升級，從光刻技術上看可以保證臺積電能夠生產2nm器件。

除了光刻技術之外，為了實現微縮還需要保證器件結構和器件材料。陳平表示，當器件很小的時候，器件結構不一定能支持器件的電性要求。特別進入3nm之后對器件結構又會生產新的要求，臺積電已經做好了一些準備。

先進工藝對器件材料同樣有新的要求，進入3nm工藝之后，器件的遷移率就會快速降低。近幾年，為了順應先進工藝的發展，研究人員又研發出了2D材料，使3nm工藝成為可能。

摩爾定律什么時候會終結呢？陳平表示，在近20年間，一直有人討論這個話題，而且每年都有人認為摩爾定律會終結，但是我們永遠不要低估了人類的創造力和創新力，當遇到瓶頸的時候，總有優秀的科學家能夠找到新的方法突破。

當單片集成遇到瓶頸的時候，出現了3D-IC或者異構集成，它讓摩爾定律得以延續，將成為主流。陳平透露，臺積電很早就預見了該技術需求，推出了3DFabric，賦能Wafer-Level系統集成技術平臺。3DFabric包含兩個部分，一個部分是Chip Stacking-Frontend 3D，包含CoW/WoW，另一個部分是Advance Packaging-Backend 3D，包含CoWoS、InFO。

除了晶體管微縮、3D集成之外，還有一個值得關注，就是軟硬件協同優化設計。陳平認為，從集成電路技術的發展方向來看，晶體管微縮、3D集成、軟硬件協同優化設計這三大元素缺一不可，將指導未來集成電路產業的發展。

在普及計算時代，芯片需求將成倍的增加，技術要繼續往前推進，臺積電不斷加大研發投入，2019年投資150億美元，今年預估投資170億美元，明年投資額還將增加。陳平認為，以現在需求來看，今后這些年產能將經常困擾我們，因為需求很大。即使現在泡沫破碎之后，需求還是向好的。
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