重新审视后CMOS或超越CMOS技术的神话

2022-01-18 09:26:17 电子工程世界
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本文编译自Semiwiki,作者Asen Asenov

今天,CMOS 芯片制造是定义经济、社会乃至现代人类技术的顶峰。最近的芯片短缺凸显了这一点,随后“令人震惊”地意识到,超过 80% 的芯片是在远东制造的。

西方政府需要就 CMOS 技术的未来做出重要决定。在考虑此类决定时,需要重新审视近期的一些“后”或“超越”CMOS 神话。

世纪之初,西方普遍认为CMOS技术发展前景看好,英特尔领先两代先进的CMOS技术,欧洲以ST和LETI为主导,IMEC为辅,做出了重大贡献。在这种情况下很容易做出错误的战略决策。例如,NFS(美国国家科学基金会)决定半导体行业不再需要任何学术研究支持,是时候转向下一个“重大科技项目”了。这种想法也很适合英国,因为当时我们已经失去了先进的 CMOS 制造。英国将通过发明下一个“科技”来弥补这一损失的想法在政治上具有吸引力并且在财务上是可控的。

因此,CMOS 被 EPSRC (英国工程和自然科学研究委员会)取消优先级,并开始出现对“后 CMOS”时代下一个“科技”的提案。这些领域包括碳纳米管、石墨烯、二维材料、“量子”的各种化身,包括量子计算等等。尽管这些相关领域都付出了巨大的努力,但直到目前,这些技术都没有取代 CMOS 的潜力。

对于包括英特尔、三星和台积电在内的大型芯片制造商来说,这并不是什么新鲜事。直到 2013 年,国际半导体技术路线图 (ITRS) 一直是半导体行业的“圣经”。每两年在新的 ITRS 版本中,每个人都会首先阅读新兴技术部分。我从阅读中得出的结论是,没有什么“新兴技术”能够取代 CMOS。毫不奇怪,最大的半导体厂商在“后CMOS”技术上的投资仅占其 CMOS 研发预算的一小部分。

在我看来,今天仍然没有任何东西可以取代 CMOS。然而,所有证据都表明半导体行业的成熟和整合。这也不是什么新鲜事,只要看看航空电子工业的历史:经过大约 80 年的快速技术发展,航空电子工业现在是一个成熟的行业,只有波音和空中客车公司是主要参与者,其中之一是在美国,另一个在欧洲。不幸的是,在半导体行业的案例中,CMOS终端游戏的大多数潜在赢家都在远东,而中国正在成为强有力的竞争者。

Asen Asenov (FIEEE, FRSE) 是 James Watt 电气工程教授,也是著名的格拉斯哥器件建模小组的负责人。他指导量子、蒙特卡罗和经典模型和工具的开发,以及它们在先进和新型 CMOS 器件设计中的应用。他还是 Gold Standard Simulations (GSS) Ltd. 的创始人兼首席执行官,该公司于 2016 年被 Synopsys 收购。他目前还是半导体知识产权和服务公司 Semiwise 的首席执行官,以及 Surecore 和 Ngenics 的董事。

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