一、CITE2014风向标之集成电路：发展面临的两大限制和三条路径

沿着“摩尔定律”，集成电路技术走过了50余年的历程。如今的生产技术已接近达到22nm，如果继续沿着按比例缩小(scalingdown)之路走下去，根据2011年ITRS(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors)的预测，DRAM的最小加工线宽在2024年有可能达到8nm，进入量子物理和介观(mesoscopic)物理的范畴，这时将面对两大限制。一是微观尺度限制。由于介观尺度的材料一方面含有一定量粒子，无法仅仅用薛定谔方程求解，同时，其粒子数又没有多到可以忽略统计涨落的程度(根据传统测量方法得到的硅原子半径为110pm，通过计算方法得到的硅原子半径111pm)，这就使得集成电路技术的进一步发展遇到很多物理障碍，如费米钉扎、库伦阻塞、量子隧穿、杂质涨落、自旋输运等，需用介观物理和基于量子化的处理方法来解决。二是功耗限制。英特尔认为他们Pentium系列芯片的功率密度已与电炉相当。由于高温对集成电路的高频性能、漏电和可靠性劣化产生巨大影响，如任其发展，则集成电路的发热要向着核反应堆、火箭喷嘴乃至太阳表面的功率密度发展，显然，这是不可能被接受的事实。对于不断增长的热耗散，要么采用水冷装置来解决散热问题，但这与电子设备的小型化、轻量化、移动化的发展方向相悖;要么必须开发低功耗乃至甚低功耗的集成电路来解决集成电路功耗不断上升的问题。

如何突破集成电路的上述限制并满足节能社会的需求，目前在进行的有三条技术途径：一是继续摩尔定律(MoreMoore)，也就是继续走scalingdown之路，将与数字有关的内容集成在单一芯片上，成为芯片系统(SoC，systemonchip)，但16/14nm之后的大生产工艺尚不明朗，还正在摸索之中;二是超越摩尔(MorethanMoore)，即采取系统封装(SiP，SysteminPackage)的方法将非数字的内容，如模拟电路、射频电路、高压和功率电路、传感器乃至生物芯片全部集成在一起，形成功能更全、性能更优、价值更高的电子系统;三是采取新原理(BeyondCMOS)，即采用自下而上(bottomup)的方法或采用新的材料创建新的器件结构，如量子器件(单电子器件、自旋器件、磁通量器件等)和基于自组装的原子和分子器件(石墨烯、碳纳米管、纳米线等)，也有可能随着物理、数学、化学、生物等新发现和技术突破，另辟蹊径，建立新形态的信息科学技术及其产业。预计集成电路技术在21世纪30年代，上述技术途径在相互碰撞的火花中会产生革命性的突破。

虽然器件结构、器件材料在未来的几十年中有可能产生革命性的变化，但是，硅平面工艺作为加工工艺将相对长期存在，如机械工业、航空运输业存在了200多年一样，而且它的应用将从集成电路向各相关领域发展，如微机电系统(MEMS)与纳机电系统(NEMS)，用于制备各种传感器和生物芯片、显示器件、微光学系统、节能环保器件以及神经控制单元等。硅基CMOS技术(包括经典与非经典)在21世纪的上半叶仍将是集成电路的主流技术。其中，为解决传统(经典)CMOS器件与电路遇到的各种困难而提出的包括新结构、新材料和新工艺在内的，我们称之为非经典的CMOS器件与电路，将在小于4nm技术节点后逐步发挥作用。但是无论是哪种结构、材料与工艺，从产业经济效益考虑，必将首先采用与现行硅基CMOS技术相兼容。已经投入数以万亿美元的集成电路产业仍将保持着顽强的生命力。

二、CITE2014风向标之智能汽车：未来产业竞争的五大制高点

智能汽车在经历了从感知到控制、从部件到整车、从单项到集成、从单向到互动、从车内到车外之后，正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代。汽车巨头与ICT巨头们正在布局和抢占下一个移动互联网终端——汽车的产业发展制高点，这一制高点可以概括以下几个方面：

一是智能驾驶技术。目前，初级智能驾驶(汽车能够在驾驶者监控下或长或短的时间段内自动操控)已经得到规模应用，如汽车巡航控制系统(CCS)已经广泛应用于中高档轿车。高级智能驾驶(汽车可以在不受驾驶者监控下实现长时间自动操控)在车辆自身智能化方面已基本成熟，但在车路互通和信息服务等方面仍处于初级发展阶段，这限制了高级智能驾驶技术的应用普及。各大汽车厂商正在积极联合网络运营、软件开发、芯片供应等领域厂商推动汽车网络的建设，同时加快优化和展示自身的智能驾驶技术，以提高消费者对智能驾驶的信心。

二是智能控制系统。当前汽车电子机电一体化、集成化、网络化和智能化是目前汽车智能控制系统行业的竞争焦点，机电一体化和集成化进展很快，如变速箱控制单元的电子器件、传感器以及电磁线圈已经可以完全嵌入到变速箱内，发送机管理系统和自动变速器控制系统已经集成为综合控制的动力传动系统。但是在网络化和智能化方面仍不尽人意，目前汽车的动力总成网络(高速网络)、舒适系统网络(中低速网络)和信息娱乐系统网络(多媒体网络)等各自独立，尚未形成统一的网络系统，汽车智能化仍处于起步阶段。

三是人车互动入口。人车互动入口是智能汽车领域展示最为关键的部分，竞争主要集中在以下三个方面：一是人与车内的直接互动入口(驾驶者与车之间的信息互通);二是人与车内的间接互动入口(驾驶者通过第三方，如智能移动终端，与汽车的信息互通);三是人与车外的互动入口(驾驶者与路、网和信息中心的信息互通)。人与车内的直接互动入口由于采用成熟的通用技术而趋于成熟，语音识别、手势识别、视觉识别等技术已经逐渐被用户接受，有望在短期内实现小规模应用。人与车外的互动入口技术虽不成问题，但是受限于外部系统的成熟度不足，短期内规模应用仍难以取得突破。汽车巨头如通用正在建立自己的生态系统，并已经取得了一定进展。

四是汽车操作系统。汽车作为继手机、平板之后下一步移动智能终端，已成为IT巨头们超前布局和竞争的战略核心，而汽车操作系统是新一轮竞争的焦点，苹果和谷歌各自牵头启动了“iOSintheCar”和“开放汽车联盟”(OpenAutomotiveAlliance，OAA)计划。相对于手机或PC操作系统，汽车操作系统控制外部设备的功能更加突出，这要求其与车辆的CAN总线进行很好的对接，同时，各汽车企业当前的车载软件自成体系，将手机的操作系统移植到汽车上也非易事，汽车操作系统的产业化仍处于起步阶段。
------------ ---------- ----------- ---------- --------- -------- ------- ------ ----- ---- --- -- -  -  -

• 上一篇：Cadence收购Jasper Design Automation扩展其验证解决方案
• 下一篇：传Globalfoundries有望收购IBM半导体业务