2024 年十大半导体新闻

科技 2024-12-31 18:03 北京

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自IEEE spectrum

半导体业内人士均对在日益缩小的空间范畴内封装进愈发强大计算能力的技术发展方向抱有浓厚的兴趣。

在对半导体领域的持续关注与深入研究过程中，笔者试图从备受读者青睐、阅读次数位居前列的半导体文章列表中，探寻诸位读者的兴趣偏好与关注焦点。从本年度的相关文章列表所反映出的情况来看，似乎诸位读者与笔者本人一样，对在日益缩小的空间范畴内封装进愈发强大计算能力的技术发展方向抱有浓厚的兴趣。

应当说，这一现象亦契合了该行业内相当一部分从业者所追逐的主要目标，毕竟计算能力的高效提升与小型化集成是半导体行业发展的关键路径之一。

如何实现万亿晶体管 GPU

与1971年英特尔的首个微处理器只有2300个晶体管相比，目前的半导体行业已经进入“千亿晶体管时代”，例如英伟达的H200芯片拥有2000亿个晶体管，英特尔Ponte Vecchio晶体管数量也超过1000亿个，苹果M2 Ultra芯片也能做到1340亿个。

如今半导体行业已经展示出万亿个晶体管的路线图。如果台积电高管的预测正确，十年内，仅一个GPU中就会有 1 万亿个晶体管。这家代工厂计划如何实现这一技术壮举，是IEEE今年发布的阅读量最高的半导体故事的主题。

能熔化钢铁的微型超亮激光器

一直以来，切割钢铁等光学领域的卓越表现，都被大型二氧化碳激光器及类似的大型笨重系统所独占。但如今，厘米级半导体也成功涉足这一领域。这种名为光子晶体半导体激光器（PCSEL）的设备，通过在半导体内部精心设计的纳米级孔洞复杂阵列，实现了将更多能量直接从激光器高效导出。日本制造的 PCSEL，其用于切割钢铁的光束发散度仅为 0.5 度，这一成果不仅彰显了该技术在半导体光学应用方面的重大突破，更为其在工业制造等领域的广泛应用开拓了新的前景，标志着半导体技术在光学领域的应用达到了一个新的高度。

英特尔希望在 2024 年超越其芯片制造竞争对手

英特尔于年初之际满怀雄心壮志，然而当下其处境却显得不那么乐观。尽管如此，2024 年 1 月刊文章中的相关预测已然成为现实。英特尔计划采用纳米片晶体管和背面供电这两项新技术的组合来制造芯片。与此同时，其主要竞争对手台积电虽也即将转向纳米片技术的应用，但对于背面供电技术则选择暂时搁置，留待日后再作打算。不过，英特尔的原定计划在客户需求以及市场竞争的双重考验下，未能完整地得以实施。英特尔并未将其首个版本 20A 推向商业化，而是直接跨越至下一个版本 18A，以期在竞争中寻求新的突破与发展机遇。

研究人员声称研制出首款功能齐全的石墨烯基芯片

长期以来，石墨烯一直是未来电子产品的一种有趣材料，但也令人沮丧。电子以硅无法企及的速度穿过石墨烯，研究人员被其用于太赫兹晶体管的潜力所吸引。但它没有天然带隙，而且事实证明很难给它一个带隙。不过佐治亚理工学院的研究人员又试了一次，并想出了一种非常简单的方法，可以在碳化硅晶片上制作半导体版本。

英特尔未来代工技术的巅峰

英特尔的代工部门将获取 18A 工艺的代工客户视为其发展的关键契机。如前文所述，18A 工艺融合了纳米片晶体管和背面供电这两项先进技术。就目前而言，关于客户利用该项技术构建何种产品的具体细节尚未详尽披露。不过，英特尔的高层管理人员已向 IEEE Spectrum 阐明了他们在代号为 Clearwater Forest 的服务器 CPU 中运用这些技术以及一些先进封装方法的初步规划，尽管具体实施细节和成效仍有待进一步观察与验证，但这一举措无疑显示出英特尔在半导体技术应用与市场拓展方面的积极探索与布局。

挑战者正在争夺 Nvidia 的王冠

有谁能打败Nvidia吗？这是许多关于 AI 硬件的文章的潜台词，所以笔者认为应该明确提出这个问题。答案是：很有可能。这完全取决于你想在哪方面打败这家公司。

印度向半导体行业注资 150 亿美元

今年，美国签署了一系列初步协议，作为其斥资 520 亿美元重振芯片制造业计划的一部分，而那些忠实读者对印度的一些小举措更感兴趣。印度政府宣布了三项交易，包括该国第一家硅 CMOS 工厂。今年晚些时候，印度芯片研发计划的主要设计者向IEEE Spectrum解释了这一切。

混合键合在3D芯片中扮演重要角色

芯片封装是摩尔定律延续的最重要方面之一，它使由许多不同的硅片组成的系统能够像一个巨大的芯片一样连接在一起。先进封装中最热门的技术是一种称为3D 混合键合的技术。3D 混合键合将芯片垂直堆叠在一起，连接非常密集，可以在一平方毫米内容纳数百万个芯片。

摩尔定律的未来会在粒子加速器中实现吗？

当人们认为当下制造先进芯片的过程已足够复杂离奇之时，种种迹象却表明，未来的芯片制造流程将远比现在更加超乎想象。现今的极紫外光刻技术，依赖于一套类似鲁布・戈德堡机械装置般复杂繁琐的程序：运用千瓦级别的激光去轰击四处飞散的熔融锡滴，进而产生能够发光的等离子球，以此来实现光刻技术的相关需求。然而，未来芯片制造对于光线亮度的要求将远超当前这种系统所能提供的程度。有观点指出，解决这一问题的途径或许是借助一台庞大的粒子加速器，该加速器采用高能物理领域中类似于再生制动的原理，以达到节省能源的目的，从而为未来芯片制造提供所需的更亮光源，但这一设想在实际应用中仍面临诸多技术挑战与不确定性。

期待晶圆级计算机的浪潮

未来的计算机需要更多的硅。一整片晶圆上都装满硅怎么样？今年 4 月，全球最大的代工厂台积电 (TSMC) 公布了其先进封装计划，未来将转向晶圆级计算机。从技术上讲，台积电已经为Cerebras制造了一段时间，但它计划在未来几年提供的产品将更加灵活，并且普遍可用。到 2027 年，该技术可能会使系统的计算能力达到当今的 40 倍。

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