半导体市场门槛

　　半导体市场门槛

　　记者：2002年底，英特尔当时的CTO基辛格在接受我采访时表示，如果一个半导体厂商每年在应用技术上的投资不足10亿美元，那么，它已经跟不上摩尔定律的步伐了。事实上，当时只有英特尔、TSMC(台积电)、三星、UMC(联华电子)、IBM、ST(意法半导体)这6家厂商的投资超过10亿美元。到了2005年，他又告诉我，这一门槛已经提高到15亿美元。请问现在的门槛有多高？跟上摩尔定律的厂商数目是增加了还是减少了？

　　马博：基辛格说得对。跟上摩尔定律需要大量投资，而且投资门槛也提高了。我并不是英特尔的财务专家，所以无法断言今天的市场进入门槛究竟有多高，但的确价格不菲。而且我相信正是由于这样高的门槛，更多的公司将在跟上摩尔定律的竞争中被淘汰。

　　记者：有没有一个大概的数字？

　　马博：这个问题有点复杂，因为有些公司试图组成联盟。这或许是整合资源的一种合理模式。比如，IBM、AMD和三星在逻辑技术方面组成联盟。这样或许能整合多家公司的财力，以便跟上摩尔定律的步伐。我的观点是，这一模式或许有助于解决资金紧张的问题，但是如何使多家合作伙伴就怎样开发一项特定技术达成共识仍是一个复杂的问题。因此，尽管他们或许能筹集足够的投资，但要达成共识并着手开发工作，或许要花更长的时间。因而公司联盟是否能成为一种行之有效的模式，目前还难以断言。

　　记者：作为全球最大的半导体厂商，英特尔工厂规模也应是最大的，能否透露一下英特尔现在有多少个Fab(工厂)。但随着大直径晶圆对产能的提升，以及Fab投资费用攀升带来的压力，英特尔 Fab数量会不会逐步减少，你认为，合理的数目应该是多少？

　　马博：我没有掌握相关数字，但我们不断建立新的Fab，或者在某些情况下改造老的Fab以适应新技术。就我们的45nm工艺而言，我们有两个生产芯片的大型Fab，一个在俄勒冈州，另一个在亚利桑那州。我们正在以色列建一个全新的Fab，这将成为第三个。第四个将落户新墨西哥州，是由现有的90nm工艺升级到45nm工艺而成。到今年年底，我们将有四家工厂采用45nm技术。

　　记者：建设一个新的Fab，比如采用32nm技术，需要多长时间？

　　马博：这取决于多方面的因素。比如在一个原先没有Fab的地点新建，花的时间要长一些。还取决于当地承包商有多少建设经验。不过我想，位于亚利桑那州与其他两个较老的Fab比邻的Fab 32建设的过程非常快，只是我不记得具体用了多长时间。

　　芯片厂商的核心竞争力

　　记者：通常，软件可以有多种实现方式，比如说，6＝1＋5，也可以2＋4，或者3＋3。而半导体的制造就没有那么幸运了，众多的知识产权就像布满地雷的地带，其他厂商既无法绕行又很难穿行。除了生产设施上的财富较量之外，知识产权的壁垒作用是否也构成了半导体制造上的竞争力？

　　马博：英特尔和包括一些竞争对手在内的许多公司签订了专利交叉许可协议，以确保我们都能正常开展业务，而不是把大量的金钱都花在互相打官司上。所以交叉许可有助于最大限度地减少专利权争议。不过也有些公司不愿或不能和我们进行专利交叉许可，所以专利权问题对它们或许构成了一种障碍。但是绝大部分公司都学会了如何规避这一问题，因为大家都持有数量彼此相当的专利，那么最好的办法也许是互相交换专利许可。

　　记者： 基辛格还表示，未来半导体的竞争将会是英特尔这样对产品设计和制造过程同时进行优化的商业模式和像TSMC那样用标准的制造过程为不同公司制造不同产品的商业模式之间的比赛。在90nm引入上，Foundry(标准工艺制造商)和Fabless(无生产线芯片制造商)已经落后于英特尔这样的IDM(集成器件制造商)。经过65nm，现在到了45nm，这两种模式之间目前的差距有多大？

　　马博：显然，两种模式差别显著。但我想这两种模式是服务于不同市场和不同用途的。Foundry模式适于企业规模较小、产量不大、难以自行开发工艺技术的公司。我想对于这些公司而言，这种模式是非常成功的。然而对于英特尔而言，由于我们产量高，开发自己的工艺技术就显得十分必要。而且这也给我们带来了特定的优势，因为我们能够更好地将工艺和产品设计相匹配，实现最优化。这也使得英特尔能以比其他公司更快的步伐推出新产品。

　　记者：随着工艺技术的发展，两种模式之间的差距是否越拉越远？

　　马博：我想英特尔在开发任何技术节点方面已经大幅度领先TSMC。不过他们仍是一家出色的公司。他们雄心勃勃，并且将继续取得进步。但我想他们不太可能在产品出货量、缩小产品尺寸和类似HkMG的技术创新方面赶上英特尔。

　　记者：随着制造工艺不断变窄，可选的技术路径是否会越来越少？

　　马博：我想可以肯定的是，随着尺寸变小，好的解决方案会越来越少。半导体行业将会不约而同地采用少数几种解决方案来实现先进的技术。即使是在今天，对于65nm技术而言，我们和我们的主要竞争对手之间并不存在太大不同。我们都采用铜引线材料、低K绝缘材料，以及十分相似的晶体管结构。所以我想公司之间的不同之处会越来越少，不同的解决方案会越来越少。不过不可避免的是，少数优胜者将会崭露头角。

　　摩尔定律与半导体路线图

　　记者：在ITRS(国际半导体技术路线图)最新公布的半导体工艺路线图中，从45nm、32nm、22nm直到16nm，线宽每3年更新一次，而且45nm工艺是在2010年引入。为什么从引入的时间点和更新周期上都与英特尔以两年为周期的Tick-Tock策略有很大的差异？

　　马博：在1995年之前，英特尔和业内其他公司一样，每三年推出新一代制造技术。但在1995年，随着我们的0.35μm技术的推出，英特尔开始加快推出新技术的步伐。英特尔将两代技术之间的周期缩短到两年。并且我们将继续每两年推出新一代技术。其他一些公司曾和英特尔一样，实现了每两年推出新技术的步伐，不过后来似乎又放慢步伐，回到每三年一代的周期。ITRS的路线图反映了业界的某种共识，反映了其他公司的看法，但却不一定反映英特尔的看法。

　　记者：半导体线宽的升级周期由摩尔定律来决定，但升级的幅度是谁来决定的，比如说未来从45nm升级到32nm，为什么不是35nm或者30nm呢？

　　马博：我不得不率先承认，我们的45nm技术并非在任何维度上刚好都是45nm。在某些维度上尺寸更小，比如栅极的长度仅为35nm，而在其他维度上则可能大于45nm。不过似乎英特尔和业界其他公司针对每一代技术采用了一套通用的命名法，所以我们都用90nm、65nm以及目前的45nm来表示各代技术。尽管如此，并非所有的公司都采用这种名义尺寸。所以可以说，并非所有45nm都是相同的，某些公司的尺寸定义可能更为宽松。不过这套通用的命名法反映的是每一代大约比上一代减少0.7×的尺寸，只是常常选用整十或者整五的数字来近似地表示而已。

　　记者：我们能从ITRS公布的路线图看的最远的就是2022年的11nm工艺。请问这是摩尔定律速度上的拐点，还是半导体工艺的极限？

　　马博：或许我们能预见到未来两代技术的情况，但如果再远一些，就很难断言何种技术是可以实现的。我希望今后几年内我们能预见到11nm一代以及之后的情形，但目前来说，如何才能实现11nm甚至更先进的技术还很不明朗。

　　来自极限的挑战

　　记者：你会如何回答“挑战与机会：未来五十年的半导体技术”这个问题？

　　马博：挑战之一是我们终将达到电子的尺度。问题是我们是否仍将采用基于电子的电路，还是采用非基于电子的器件，例如自旋电子学，这是摆在我们面前的一个主要问题。另一大挑战是，当芯片集成了数十亿个晶体管时，如何在功耗有限的情况下运行如此之多的晶体管。

　　记者：钱成不成问题？

　　马博：好的产品总能找到足够的资金。

　　记者：量子效应、光刻技术、电子级硅材料纯度、制造工艺一致性、超纯试剂等都应该是影响摩尔定律的因素。请问最终是哪个因素阻碍了半导体工艺的发展，还是说上述诸多因素综合影响的结果？

　　马博：我不认为任何个别因素会单独起制约作用。我认为是多种因素的结合将制约我们。

　　记者：哪个因素最重要？

　　马博：这很难说，因为我们目前还没有达到极限。许多尺寸因素在十年前被认为是极限，但事实证明，我们已绕过了这些“极限”。最近例子之一便是栅极氧化物，二氧化硅达到了极限，但我们却找到了替代物高k材料。

　　记者：我们知道知识产权对半导体厂商至关重要。量子计算和生物计算与半导体技术相去甚远，那么，半导体产业投入巨大财力和智力积累的知识产权，岂不浪费了？

　　马博：半导体的知识产权本来就是有一定时效性的，专利最终会过期失效。我想半导体技术和其他替代技术之间的过渡期会延续许多年，所以我一点也不觉得投资于半导体知识产权是一种浪费。将来半导体技术可能得到其他技术的强化，或者作为其他技术的补充，但我相信，半导体技术将始终是计算解决方案的一部分。