记者:当前,人们不太可能仅通过CMOS晶体管微缩推动半导体技术发展。随着后摩尔时代的到来,您认为延续摩尔定律的技术主要有哪些?
吴汉明:摩尔定律是平面特征尺寸缩微发展技术的节奏,随着这个节奏趋于缓慢,呈现泛摩尔(More than Moore)技术路线的后摩尔时代就来临了。后摩尔时代具备以下五个特点:一是技术方向依然还在探索;二是不仅仅刻意追求特征线宽;三是应用范围宽,可上天可入地;四是市场碎片化,没有明显垄断;五是研发经费相对低廉。
基于这五个特点,便产生了五个与之对应的泛摩尔机遇:一是宽广的技术创新空间;二是设备价格低,技术发展条件不苛刻;三是市场空间极大,投入收回的难度低;四是有利于创新型中小企业的成长,在科创板支持下容易在市场中生存下来;五是产品研发容易启动,对于研发团队的技术水平和科研经费方面的要求不高。这些机遇如果把握得好,就可以有效缩小与世界产业技术水平的差距。
在与许居衍院士讨论过后,商讨出了后摩尔时代四个技术的主要发展方向:一是“硅-冯”范式。具体为二进制基础的MOSFET、CMOS(平面)和泛CMOS(立体栅FinFET、纳米线环栅NWFET、碳纳米管CNTFET等技术),这是目前产业主流技术的方向。二是类硅模式。现行架构下NC FET(负电容)、TFET(隧穿)、相变FET、SET(单电子)等电荷变换的非CMOS技术。这是延续摩尔定律的主要技术路线。三是类脑模式。3D封装模拟神经元特性、存算一体等计算,具有并行性、低功耗的特点,这将是人工智能的主要途径,有很好的产业前景。四是新兴范式。具体为状态变换(信息强相关电子态/自旋取向)、新器件技术(自旋器件/量子)和新兴架构(量子计算/神经形态计算)。这项技术属于基础研究范畴,规模产业化应用应该在至少十年之后。