|
來(lái)源：半導(dǎo)體芯聞 近日，MITRE Engenuity首席技術(shù)專家、半導(dǎo)體聯(lián)盟執(zhí)行董事Raj Jammy與《半導(dǎo)體工程》(Semiconductor Engineering)座談了半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的變化，如何利用不同的能力重建半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，以及為什么先進(jìn)的封裝和制造對(duì)經(jīng)濟(jì)安全如此重要。 SE：全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈似乎正在分裂，這有什么影響呢? Jammy：由于無(wú)晶圓廠代工行業(yè)模式和供應(yīng)商社區(qū)的作用日益突出，無(wú)論是物理工具還是軟件工具，市場(chǎng)正在被重塑。沒(méi)有這些，就沒(méi)有我們今天所知道的行業(yè)模式。這些都是生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)鍵的技術(shù)提供商。我們看到，外國(guó)企業(yè)在制造我們?cè)诿绹?guó)率先推出的一些創(chuàng)新產(chǎn)品方面表現(xiàn)出色，并在市場(chǎng)上變得更加強(qiáng)大。雖然盟國(guó)之間的關(guān)系很好，但我們正在努力恢復(fù)實(shí)力，加強(qiáng)我們的國(guó)家經(jīng)濟(jì)和安全。我們需要國(guó)內(nèi)制造能力，這樣我們就不會(huì)在關(guān)鍵部件上依賴其他國(guó)家。只要有一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力是好的。本地芯片制造技術(shù)是至關(guān)重要的，你還需要封裝與之配套，以建立一個(gè)穩(wěn)健的供應(yīng)鏈。終端系統(tǒng)制造商需要有保證的組件供應(yīng)。我們正在與盟國(guó)合作，以確保我們擁有關(guān)鍵的技術(shù)能力，無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是與盟國(guó)合作，我們可以依賴他們，他們也可以依賴我們。 SE:現(xiàn)在有什么不同? 杰米:至少在目前的地緣政治形勢(shì)下，像我們這樣與全球各地的盟友建立相互依賴的關(guān)系是不現(xiàn)實(shí)的。我們的一些盟友為這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了某些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和能力，我們?cè)谠S多問(wèn)題上有著共同的思路。一起工作總是對(duì)雙方都有價(jià)值的。我們還必須記住，許多總部設(shè)在美國(guó)的公司，以及美國(guó)品牌的公司，在與我們結(jié)盟的國(guó)家設(shè)有設(shè)施。我們應(yīng)該看看如何加強(qiáng)這一切。 SE: MITRE在其中扮演了什么角色? 杰米:MITRE是一家專注于公共利益和安全的系統(tǒng)公司。我們有近10,000名員工和270個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室，致力于各種具有國(guó)家和全球重要性的主題，涉及技術(shù)領(lǐng)域、政策、醫(yī)療保健等。半導(dǎo)體是一切事物的中心，它們對(duì)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)福祉越來(lái)越重要。我們非常擅長(zhǎng)的一個(gè)領(lǐng)域是公私合作。我們還擅長(zhǎng)項(xiàng)目管理，如果你看看我們現(xiàn)在在半導(dǎo)體領(lǐng)域面臨的問(wèn)題，這是一個(gè)全國(guó)性的問(wèn)題。因此，我們與國(guó)內(nèi)的一些生態(tài)系統(tǒng)實(shí)體組成了半導(dǎo)體聯(lián)盟，所有這些公司、大學(xué)、區(qū)域?qū)嶓w和行業(yè)機(jī)構(gòu)定期聚集在一起，討論和解決行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。在許多其他領(lǐng)域，我們已經(jīng)這樣做了一次又一次，半導(dǎo)體是我們堅(jiān)信能夠有所作為的一個(gè)領(lǐng)域。在半導(dǎo)體聯(lián)盟中，每個(gè)人都共同努力，找出為國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心(NSTC)和國(guó)家封裝制造計(jì)劃(NAPMP)發(fā)展愿景的最佳方式。我們應(yīng)該通過(guò)NSTC解決哪些技術(shù)問(wèn)題?這些解決方案應(yīng)該是戰(zhàn)術(shù)上的還是戰(zhàn)略上的，還是兩者的混合?解決方案集理想地分布在全國(guó)各地，因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)都有自己的優(yōu)勢(shì)。我們的愿景是，NSTC是一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)解決全國(guó)性問(wèn)題的全國(guó)性努力。 SE:有三家代工廠正在爭(zhēng)奪工藝領(lǐng)先地位，還有更多的公司在先進(jìn)封裝領(lǐng)域與他們合作和競(jìng)爭(zhēng)。我們還擁有大量的新技術(shù)，比如后端電源傳輸、混合鍵合，以及潛在的芯片商業(yè)市場(chǎng)。在這種情況下，領(lǐng)導(dǎo)力到底意味著什么? 杰米：我們以封裝為例吧。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，封裝是勞動(dòng)密集型的。它需要大量的手工過(guò)程，以及一系列需要到位的材料。它自然地遷移到這些條件很容易滿足的地方，那就是亞洲。但越來(lái)越多的封裝要求自動(dòng)化，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在正在做的或正在考慮做的封裝所要求的精度水平和公差，越來(lái)越難以手工完成。因此，人工的部分正在消失，更多的自動(dòng)化是必要的。此外，有了封裝，我們面前有很多選擇。如果我們能夠?qū)⒛承╊愋偷姆庋b選擇標(biāo)準(zhǔn)化，整個(gè)行業(yè)就可以專注于這些標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞這些標(biāo)準(zhǔn)快速加速發(fā)展。這與半導(dǎo)體行業(yè)的情況類似。我們有國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)，并不是ITRS所擁有的一切都是正確的解決方案，但因?yàn)槲覀兌紝Ｗ⒂谝粋€(gè)特定的路徑，這幫助我們完成了更多的工作。封裝也是如此。如果我們作為一個(gè)行業(yè)可以定義這種封裝將是什么，或者如何最好地執(zhí)行，那么我們就有機(jī)會(huì)再次領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)行業(yè)。 SE:所以這不再只是10埃米或更低的比賽了?這是不是又多了一個(gè)需要考慮的因素? 杰米：向更精細(xì)技術(shù)發(fā)展是不可避免的。你仍然有性能上的提高，你仍然有功率和面積上的改進(jìn)。它更邊緣，但設(shè)計(jì)師總是希望有更多的設(shè)備和電路。所以人們會(huì)繼續(xù)這樣做，并利用它——除非你為他們提供另一個(gè)向量，讓他們?cè)跊](méi)有規(guī)模的情況下做同樣的事情。但我們還沒(méi)有達(dá)到這樣的地步，我們可以說(shuō)，‘我可以給你同樣的性能，而不需要使用不同的模具或使用其他方法來(lái)降低功率損失�！耙苍S異構(gòu)集成是我們實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)部分目標(biāo)的方法之一，但我們必須換一種思路。它不再是二維的象棋游戲。這是一個(gè)我們需要擅長(zhǎng)的三維象棋游戲，我們還沒(méi)有改變范式。在過(guò)去，你有一個(gè)芯片，你會(huì)說(shuō)，‘這是最新一代的節(jié)點(diǎn)。圍繞它建造一些東西。系統(tǒng)制造商會(huì)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)筆記本電腦或手機(jī)。偶爾會(huì)有這樣的應(yīng)用，人們會(huì)為ASIC設(shè)計(jì)師做廣告，因?yàn)樗麄兿霝樘囟ǖ膽?yīng)用定制芯片。但這樣的機(jī)會(huì)很少。真正的強(qiáng)者是試圖定義下一代節(jié)點(diǎn)的芯片制造商。這個(gè)行業(yè)已經(jīng)偏離了這一點(diǎn)。今天是系統(tǒng)公司說(shuō)他們想要什么。如果他們不能得到它，他們就會(huì)自己設(shè)計(jì)并制造它。這并不是說(shuō)核心流程能力和收縮不重要。但它使用的是基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)，您可以在其上進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。這就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)思維的方式。 SE:這是當(dāng)今行業(yè)的一個(gè)根本性轉(zhuǎn)變，對(duì)吧? 杰米：是的，它決定了我們需要如何運(yùn)作。我們需要換個(gè)角度思考。那么，我們?cè)鯓硬拍苁惯@種模式變得更加成功呢?這是我們?cè)诎雽?dǎo)體領(lǐng)域還未觸及的領(lǐng)域之一。半導(dǎo)體有很多機(jī)會(huì)滲透到新的領(lǐng)域，讓我們的生活變得不同。五年前，我們認(rèn)為我們今天所擁有的一切是可能的嗎?可能不會(huì)。變化的速度正在加快。 SE:如果未來(lái)是異構(gòu)的，不再只是單一的芯片，你如何確定行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位? 杰米：這是通過(guò)驅(qū)動(dòng)全棧方法。當(dāng)我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)一個(gè)芯片時(shí)，幾乎就像設(shè)計(jì)一個(gè)智能手機(jī)那樣的多組件系統(tǒng)。如果你想把一部手機(jī)組裝在一起，你就想把硬件和軟件緊密地集成起來(lái)，以獲得所需的功能，使它對(duì)用戶更有用。類似地，當(dāng)你在一個(gè)包中有多個(gè)具有不同功能的芯片時(shí)，它就像一個(gè)具有許多功能的單一單元。如果我要改變一種材料——例如，為了其獨(dú)特的功能，一種非Si半導(dǎo)體——我必須開始考慮如果它在同一塊芯片上，它對(duì)我的熱預(yù)算和Si的污染有什么影響。我還需要擔(dān)心其他關(guān)于過(guò)程的問(wèn)題嗎，或者遷移，或者任何可能出現(xiàn)的摻雜問(wèn)題?設(shè)備架構(gòu)發(fā)生了什么變化?這整件事是怎么設(shè)計(jì)出來(lái)的?有集成問(wèn)題和打包問(wèn)題。你不能假設(shè)它只是在縮放，其他的一切都會(huì)水到渠成�，F(xiàn)在已經(jīng)不是這樣了。相反，您可以設(shè)計(jì)非硅芯片，并在不同的晶圓廠以合適的尺寸制造它，并使硅芯片保持在最佳的尺寸節(jié)點(diǎn)和制造工藝，以獲得性能和成本效益。隨后，兩個(gè)異構(gòu)的小芯片可以集成到一個(gè)公共包中。當(dāng)我們這樣做的時(shí)候，我們確保從材料選擇到設(shè)計(jì)到設(shè)備架構(gòu)、集成和包裝的一切都是為了最終的應(yīng)用而考慮并優(yōu)化的。這就是我們所說(shuō)的全棧方法。這意味著生態(tài)系統(tǒng)中的多個(gè)參與者必須合作。 SE:您如何確保供應(yīng)鏈能夠提供所有必要的部件? 杰米：?jiǎn)栴}總是你能控制多少個(gè)?你不應(yīng)該處于這樣的情況:你采購(gòu)了某個(gè)部件，但在緊急情況下卻不能保證它的供應(yīng)�；蛘吣阌幸粋€(gè)部件可能會(huì)在你不希望它失敗的時(shí)候?yàn)?zāi)難性地失敗。這些都是國(guó)家安全問(wèn)題。然后是覆蓋在硬件組件之上的軟件。你希望能夠管理這兩者，達(dá)到一定的可衡量和合理的保證水平。將國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)安全區(qū)分開來(lái)變得越來(lái)越困難。國(guó)家安全有一個(gè)物理組成部分，這也可能取決于這些組成部分的來(lái)源和出處。然后是經(jīng)濟(jì)安全方面，這可能會(huì)讓你陷入惡性循環(huán)。 SE:不僅僅是最新的節(jié)點(diǎn)或最先進(jìn)的封裝，對(duì)吧?200mm的供需缺口很大。 杰米：是的，200mm的生產(chǎn)已經(jīng)顯示出了驚人的彈性。讓我們假設(shè)有一個(gè)200毫米的組件是制造我們使用的手機(jī)或汽車所必需的。我們可以在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這些部件，但可能需要一年的時(shí)間來(lái)提高產(chǎn)量。那么我們能完全停止生產(chǎn)那些手機(jī)或汽車嗎?我們需要確保國(guó)內(nèi)或盟國(guó)有能力應(yīng)對(duì)所有組成部分，以提高應(yīng)變能力。 SE:在材料方面，全球似乎存在著不平衡——無(wú)論是天然的還是人造的。 杰米：材料當(dāng)然是一部分。另一部分是如何確保這些材料的可用性，使我們成為包裝領(lǐng)域和芯片制造領(lǐng)域的公司的磁鐵，以吸引他們來(lái)美國(guó)。但是我們?nèi)绾我约霸谀睦镏圃爝@些是非常重要的。供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)非常非常復(fù)雜的問(wèn)題，它不是一夜之間就能重新調(diào)整的。如今，制造半導(dǎo)體所需的材料、復(fù)雜的元件和子元件太多了，以至于認(rèn)為我們可以在國(guó)內(nèi)完成所有事情是錯(cuò)誤的。雖然我們實(shí)際上可以找到很多這樣的東西，但我們?cè)谙到y(tǒng)中建立某種程度的平衡和彈性也很重要。我們應(yīng)該建立一個(gè)國(guó)內(nèi)供應(yīng)來(lái)源，但在任何不可預(yù)見(jiàn)的中斷情況下，能夠從盟國(guó)伙伴那里獲得組件。我們也應(yīng)該支持他們。這為整個(gè)供應(yīng)鏈提供了更多的強(qiáng)度，而不是有一個(gè)單一的故障點(diǎn)。 SE:如果沒(méi)有技術(shù)路線圖，我們下一步該往哪里走? 杰米：有成千上萬(wàn)的聰明人試圖分析不同的選擇。是否有理由需要擴(kuò)展，或者是否可以只使用現(xiàn)有的一代節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行一些調(diào)整以提供所需的性能?也許您只需要性能，并且可以管理功率和面積，因此可以在不同的PPA范例之間進(jìn)行折衷。規(guī)�；旧砭蜁�(huì)讓我們走上一條特定的道路，而規(guī)模化帶來(lái)的一個(gè)眾所周知的優(yōu)勢(shì)我們已經(jīng)習(xí)慣了。因此，我們的首要任務(wù)是，‘讓我擴(kuò)大規(guī)模，然后看看我能把它推向何方。這到底算不算對(duì)我有利?“人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到，我們應(yīng)該開始運(yùn)用第三維度，看看我們是否可以在沒(méi)有傳統(tǒng)面積擴(kuò)張的情況下獲得優(yōu)勢(shì)，而傳統(tǒng)面積擴(kuò)張?jiān)絹?lái)越難做到�！痹谝惶旖Y(jié)束的時(shí)候，所有的擴(kuò)展純粹是為了給設(shè)計(jì)師更多的選擇，在不使用太多電源的情況下，他們可以在那里添加多少功能。在未來(lái)的許多新應(yīng)用中，控制功率將是非常關(guān)鍵的。你確實(shí)需要保持區(qū)域緊湊-你有設(shè)備參數(shù)，電路參數(shù)，以及與之相關(guān)的整體經(jīng)濟(jì)。 SE:你還需要增加可靠性，這是第四個(gè)維度，對(duì)吧? 杰米：是的，因?yàn)殡S著這些設(shè)備變得越來(lái)越小，就會(huì)出現(xiàn)很多差異。對(duì)于10埃的設(shè)備，你看到的是原子尺度的間距。所以很明顯，在這個(gè)空間中控制自然、原子和電子并不是一件容易的事情。雖然我們?cè)谶@方面做得很好，但我們必須記住，會(huì)有變化。如果你看看內(nèi)存行業(yè)，他們?cè)谔峁╁e(cuò)誤糾正和確保將信息存儲(chǔ)在某個(gè)塊中的某個(gè)點(diǎn)方面做了驚人的工作，然后他們轉(zhuǎn)移到另一個(gè)塊以保證數(shù)據(jù)完整性。他們已經(jīng)在一個(gè)典型的NAND閃存芯片中實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，你可以從商店買到。通過(guò)這樣做，他們延長(zhǎng)了特定包的壽命。在其他地區(qū)也發(fā)生了類似的事情。一個(gè)特定的設(shè)備將經(jīng)歷多少次計(jì)算周期?在可能發(fā)生故障之前，它能承受多少個(gè)周期?要做到這一點(diǎn)并不難。你只需要能夠在可伸縮性和需要提供的冗余量之間找到平衡。 SE:考慮到所有這些，當(dāng)涉及到安全性時(shí)，我們真的需要保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，而不僅僅是芯片，對(duì)嗎? 杰米：是的，安全需要在多個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。這并不是說(shuō)我們忘記了可以嵌入芯片本身的安全性。系統(tǒng)級(jí)別的安全性是我們正在進(jìn)行的項(xiàng)目的一部分。但我們也需要全面考慮供應(yīng)鏈的安全性和彈性。MITRE非常擅長(zhǎng)建立公私合作伙伴關(guān)系，也非常擅長(zhǎng)項(xiàng)目管理這些活動(dòng)，以突出正確的討論點(diǎn)，如安全。我們正在與NSTC和我們的聯(lián)盟伙伴一起研究的一件事是，我們?nèi)绾螏椭鷮?shí)現(xiàn)比每個(gè)實(shí)體或每個(gè)部分能夠?qū)崿F(xiàn)的更大的目標(biāo)?如果一個(gè)國(guó)家有一個(gè)地區(qū)在邏輯上做了很多工作，而另一個(gè)地區(qū)在記憶上做了很多工作，我們?cè)趺茨芙鉀Q他們?cè)谧约旱慕Y(jié)構(gòu)中單獨(dú)工作都無(wú)法解決的問(wèn)題?例如，我們?nèi)绾芜M(jìn)行計(jì)算內(nèi)內(nèi)存或近內(nèi)存計(jì)算?這可能會(huì)降低電力需求，并在無(wú)需來(lái)回傳輸數(shù)據(jù)的情況下加速處理。您不能假設(shè)我們只有一個(gè)以內(nèi)存為中心的活動(dòng)或以邏輯為中心的活動(dòng)來(lái)解決這些問(wèn)題。無(wú)論是設(shè)計(jì)技術(shù)協(xié)同優(yōu)化，模擬，還是一些未來(lái)的太赫茲設(shè)備，甚至是所有這一切所必需的包裝，您都必須利用各個(gè)參與者的優(yōu)勢(shì)。但你還需要把它們都放置在一塊更大的面積上。 SE：不過(guò)，很多這些設(shè)計(jì)都是非常定制的。在某些情況下，正在開發(fā)的復(fù)雜芯片和封裝甚至從未在商業(yè)上銷售過(guò)。如果您正在進(jìn)行一次性設(shè)計(jì)，您能否實(shí)現(xiàn)與十億單元類型設(shè)計(jì)相同的安全性，其中的弱點(diǎn)是眾所周知的？ 杰米: 這是一個(gè)挑戰(zhàn)。人們會(huì)盡可能地嘗試在當(dāng)?shù)亟鉀Q問(wèn)題。這個(gè)是正常的。這通常是，‘我的晶圓廠出了問(wèn)題，我將嘗試以我最了解的方式解決它。但遲早我會(huì)認(rèn)識(shí)到，其他人的解決方案可能更適合通用問(wèn)題集，包括我的。我可能更容易采用它。因此，如果我們能夠提前促進(jìn)這種對(duì)話，那么人們就會(huì)做出正確的選擇。這就是我們希望國(guó)家能夠通過(guò) NSTC 實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，并使我們所有人都更有彈性和效率。我們的重點(diǎn)是提供將每個(gè)人聚集在一起討論和貢獻(xiàn)的能力和計(jì)劃內(nèi)容。有哪些具體的技術(shù)問(wèn)題需要在全國(guó)不同的中心和大學(xué)進(jìn)行項(xiàng)目管理和解決，以便我們可以將所有這些結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的目標(biāo)？這是一條從實(shí)驗(yàn)室到晶圓廠的管道，旨在將想法和概念商業(yè)化，并加速該國(guó)在這一重要領(lǐng)域的創(chuàng)新。 |
