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进入 21 世纪以来，摩尔定律的失效大限日益临近，人工智能、5G、自动驾驶等新应用的兴起，对芯片性能提出了更高的要求，同时也推动了半导体制造工艺和新材料不断创新，工艺节点从 28nm 到 10nm 只经过了短短的五年，每一代新工艺都会给芯片带来升级，同时加持新工艺的产品也会受到用户青睐。
华为海思的麒麟 990 5G 采用了台积电的 7nm EUV，AMD 今年通过与台积电 7 纳米合作，旗下 CPU 和 GPU 销量大涨，原本对 7nm 没有兴趣的英伟达也在迅速跟进，AMD 也追随台积电的步伐，下单 5nm EUV，赛灵思持续向 5nm 推进。目前，台积电 7nm 制程订单目前满载，市场供不应求，5nm 制程还未大规模量产，已经遭到苹果、海思、超微等厂商哄抢。
未来，半导体新工艺的发展前景如何？会在哪些领域发挥越来越重要的作用？
针对以上问题，与非网开展了新一期专题《超摩尔时代的半导体工艺、材料创新》，本次访谈，与非网特邀 Cadence 公司产品管理总监 Jeremiah Cessna 参加了讨论。
Cadence 公司产品管理总监 Jeremiah Cessna
超摩尔时代，异构集成给芯片设计带来新挑战
随着摩尔定律失效的大限日益临近，我们即将迎来超摩尔时代。为了满足 5G、IoT、汽车等复杂应用的需求，模拟、RF 和混合信号设计必须支持不同的基板技术，且与多 IC 环境集成。Cadence 专注于开发符合异构器件需求的集成和分析解决方案，帮助设计师实现单芯片 IC（SoC）方案无法达成的性能目标。但与此同时，异构集成也给芯片设计带来了全新的挑战。
设计复杂异构系统最大的挑战是，设计师需要摆脱“传统芯片设计”的思维模式。设计师不能像过去一样只关注单一模块或 IC，而是要将采用不同工艺技术的多 IC 集成封装视为常态；且必须综合考虑设计层次，才能满足系统的功耗和性能目标。复杂的设计实现之外，散热和信号集成也愈发成为复杂异构系统设计的重要挑战。
工艺节点迅速向更低延伸，提高生产力是王道
半导体制造工艺发展迅速，从 28nm 到 7nm 只用了 5 年时间，而 7nm 还未成为主流，5nm 马上就要量产，业界一直在预估工艺节点未来的走向，哪种工艺节点会成为未来的主流。 Jeremiah Cessna 表示，采用现有工艺节点的客户需求依旧强劲。究竟未来哪种节点会成为主流，现在断言还为之过早，不同的工艺节点都拥有独特的价值定位，在市场上也都会占有一席之地。Cadence 将一如既往地为所有主流代工厂采用的工艺节点提供支持。
半导体工艺进入 7nm 节点后，前段与后段制程皆将面临更严峻的挑战，代工厂和客户对尖端工艺节点的首要诉求是提高设计生产力。先进节点的推进也为设计的复杂性带来几何倍数上升，对设计能力的需求也快速更迭。设计产能毕竟是有限的，我们能做的只有利用一切可用资源，提高生产效率。
Jeremiah Cessna 认为，7nm 节点时代，很多老牌传统设计厂商都积极开发新的工作流程和方法论，力图提高整体设计效率。客户、代工厂与 Cadence 的合作让生产力的提高成为可能。
硅光技术将从实验室迈向主流应用
除了前段和后段制程带来的挑战，5nm 工艺的成本也会大幅度提升，一般芯片公司难以承受，这被视作大规模应用的障碍，业界也在寻找 5nm 能够大规模应用的领域。Jeremiah Cessna 介绍，2011 年，我们刚开始支持 finFET 工艺，业界对其工艺复杂性、设计实现的成本，以及价值定位等问题普遍有所担忧；但我们所做的一切努力都是为了推动技术与行业的进步，而不是与技术的发展背道而驰。整体来讲，半导体行业一直都在克服挑战，随着高性能 IC 的发展不断提高标准，并推动市场成长。
接下来几年，基于硅片的光电技术将被传统的电子系统设计所采纳。Jeremiah Cessna 相信，硅光技术将从实验室快速走向主流应用，提高性能，降低功耗，并在多个行业拥有一席之地。
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