關于半導體行業“超越摩爾定律”和當前制造工藝的問題。這是一個非常核心且前沿的話題。

第一部分：什么是“超越摩爾定律”？

“超越摩爾定律” 是半導體行業發展的一個重要方向和理念，它并不是指“摩爾定律”失效了，而是指在繼續追求晶體管微縮（“延續摩爾”）的同時，通過其他技術路徑來提升芯片的整體性能和功能多樣性。

為了更好地理解，我們可以將其與“摩爾定律”進行對比：

“超越摩爾”的主要技術路線包括：

1. 先進封裝技術：這是“超越摩爾”最核心的領域。它不再只關注晶體管的縮小，而是關注如何把多個不同工藝、不同功能的芯片（如邏輯芯片、存儲芯片、模擬芯片、射頻芯片等）像搭積木一樣高效地封裝在一起。

• 代表技術：2.5D封裝（如臺積電的CoWoS）、3D封裝（如臺積電的SoIC）、扇出型封裝（InFO）、硅橋、芯片粒等。

• 好處：大幅縮短芯片間數據傳輸距離，提升帶寬和能效；可以混合搭配不同工藝的芯片，降低成本；實現更復雜、更緊湊的系統。

2. 異質集成：將基于不同材料（如硅、砷化鎵、氮化鎵、磷化銦等）的器件集成到一起，充分發揮各自材料的優勢。例如，將硅基邏輯芯片和化合物半導體射頻芯片集成，用于5G和射頻前端模塊。

3. 專用化與系統優化：不再一味追求通用處理器的性能，而是為特定應用場景設計專用芯片，如ASIC、FPGA、DPU等，通過硬件級優化實現極高的效率和性能。

總結來說，“超越摩爾定律”意味著半導體行業從過去單純追求“制程微縮”的單一路線，轉向了“制程微縮”與“系統級集成與創新”并重的雙軌發展模式。

第二部分：目前全球半導體制造技術工藝有哪些？

半導體制造工藝非常復雜，可以從多個維度進行分類。這里主要從邏輯芯片的制程節點和特色工藝平臺兩個角度來介紹。

1. 先進邏輯工藝（延續摩爾之路）

這是目前臺積電、三星、英特爾競爭的焦點，主要追求晶體管密度的不斷提升。目前已經進入納米以下時代，通常用“埃米”來稱呼（1納米=10埃米）。

• 7nm / 6nm：目前是成熟的先進制程，廣泛應用于主流高端手機處理器、CPU、GPU等。

• 5nm / 4nm：目前是主流的旗艦制程。蘋果A15/A16、驍龍8 Gen 1/Gen 2等芯片均采用。首次大規模采用EUV光刻技術。

• 3nm：目前已進入量產初期。蘋果A17 Pro芯片（iPhone 15 Pro）率先采用。三星和臺積電的3nm在晶體管結構上有所不同（三星采用MBCFET，臺積電采用FinFlex）。

• 2nm（20埃米）：未來1-2年的焦點，預計2025年左右開始量產。將是環柵晶體管的重大突破。

• 臺積電：計劃2025年量產N2工藝，采用納米片結構。

• 三星：計劃2025年量產SF2工藝，同樣采用MBCFET（納米片結構）。

• 英特爾：非常激進，希望憑借Intel 20A（2nm等效，20埃米）和Intel 18A（1.8nm等效，18埃米）工藝在2024年重新奪回制程領先地位。其特點是率先引入RibbonFET（其環柵晶體管名稱）和PowerVia（背面供電）兩大革命性技術。

2. 成熟和特色工藝（超越摩爾之路的基石）

并非所有芯片都需要最先進的制程。許多芯片基于功能、成本和可靠性的考慮，采用成熟或特色工藝。

• 成熟制程：通常指28nm及以上的工藝。這是目前應用最廣泛、需求最大的工藝平臺。廣泛應用于：

• MCU、電源管理芯片、顯示驅動芯片、傳感器、物聯網設備、汽車電子等。

• 中國目前在這一領域大力投入，以解決“卡脖子”問題。

• 特色工藝：為了滿足特定電學特性而開發的工藝，不完全追求線寬縮小。

• 射頻工藝：用于制造5G、Wi-Fi等無線通信芯片。

• 高壓工藝：用于制造電源管理、顯示驅動芯片。

• 模擬/混合信號工藝：用于處理連續的模擬信號，如音頻放大器、數據轉換器。

• 嵌入式存儲工藝：將閃存等存儲器與邏輯電路集成在同一芯片上。

• MEMS工藝：用于制造微機電系統，如加速度計、陀螺儀、麥克風等。

總結與現狀

全球半導體制造呈現出 “兩條腿走路” 的格局：

1. 一條腿（延續摩爾）：臺積電、三星、英特爾三巨頭在5nm、3nm、2nm等先進制程上展開激烈競爭，爭奪技術制高點和高端市場份額（如智能手機、高性能計算、AI加速器）。

2. 另一條腿（超越摩爾）：整個行業（包括上述巨頭和眾多其他廠商）在先進封裝、異質集成和成熟/特色工藝上持續創新，以滿足汽車、物聯網、工業等更廣闊市場對功能、成本和可靠性的多樣化需求。

對中國而言，在全力攻克先進制程的同時，大力發展成熟制程和超越摩爾技術，是構建自主可控半導體產業生態更為現實和急迫的路徑。

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