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          從珠海國際集成電路高科技論壇管窺未來半導體熱點

          2015-07-07

          近日,2002國際集成電路高科技論壇在珠海舉行。世界一流的集成電路專家與來自中國高校、研究所、IC設計公司的一百多名專家就半導體技術的未來發展進行了研討,專家們精彩的演講為與會者勾勒出未來半導體發展的藍圖,同時為中國IC設計公司的未來發展指明了方向。在此,我們采擷了論壇上的幾個熱點,以饗讀者。


          一、 數字IC:PLD取代ASIC


          Nick Tredennick博士是IEEE會員,曾擔任美國ALTERA公司首席科學家、摩托羅拉MC68000微處理器主設計師、IBM370系列微處理器主設計師,現為《動態硅》雜志主編、美國陸軍科學委員會成員。

          HSPACE=12 ALT="Nick Tredennick:未來PLD會取代ASIC。">


          他在論壇上做了題為《數字集成電路設計的演變》的講演,在他的演講中,Nick主要強調了幾點:



          1、 全球半導體市場將繼續保持增長,并還要遵循摩爾定律。



          2、 全球微處理器將呈現高速增長。



          3、 可編程器件將取代ASIC;



          4、 業界分工進一步細化,資源形成橫向到縱向的整合;



          5、 微機電系統(MEMS)技術、生物信息技術成為半導體主流技術。


          在會后的采訪中,Nick做了進一步解釋:“全球微處理器的增長主要體現在嵌入式微處理器方面,2003年總需求量會突破10億顆,中國在微處理器、微控制器方面的需求很大,增長很迅速,這些器件的工藝水平要求不是很高,這對中國來說非常有利,因為中國可以利用美光、臺積電等晶圓廠的舊設備?!?/p>

          Nick很肯定的宣稱:“未來PLD會‘kill’ASIC,這是因為PLD的門數和性能在不斷提高,而價格卻在下降,但ASIC的成本隨著門數的增加在不斷提高?!彼€通過一個變化曲線驗證了自己的推斷。他認為:未來IC產業鏈分工會進一步細化,你可以用他人的IP庫、他人的設計資源、他人的制造資源來獲得自己的產品,這實際上在整個IC產業鏈上實現了資源的優化整合。


          二、 無線局域網:802.11獨領風騷


          James C.M.Hwang博士是IEEE會員,曾擔任美國空軍、NASA技術顧問,現為美國LEHIGH大學復合半導體材料實驗室主任、教授。他的《無線局域網的市場和技術趨勢》演講為我們勾勒出未來無線局域網的發展趨勢,他強調:“未來無線局域網會采用幾種802.11協議組合的方式,最有可能的發方式是802.11a+802.11b+802.11g”的方式。Hwang在接受采訪時表示:“藍牙不會被用于無線局域網,因為它的速率遠低于802.11?!?lt;img src="http://www.esmchina.com/ARTICLES/2002SEP/IC_S2_F3.JPG" align="RIGHT" vspace="12"

          HSPACE=12 ALT="James C.M.Hwang:未來WLAN會采取802.11a+802.11b+802.11g的形式。">


          他表示:“隨著筆記本電腦價格的下降,WLAN會進一步普及,目前WLAN在美國和日本的年增長速度是100%以上,預計未來中國的增長速度也高?!睂τ赪LAN芯片的生產,他指出:“目前Intel已經注意到WLAN的商業價值,Intel已經進入該領域,并表示要把除RF組件的其他WLAN組件集成到計算機芯片中,這意味著WLAN芯片會將由計算機芯片供應商直接提供,這對目前WLAN供應商排名第一和第二的Intersil和Agere構成很大威脅。也直接打壓了那些未使用Intel計算機芯片的計算機整機生產商?!?/p>


          對于中國WLAN的未來,他表示:“中國WLAN的發展還有賴于電信運營商如中國電信、中國新網通的大力推廣,因為WLAN是與移動通信無線互聯競爭的通信方式?!?/p>


          近日,中國信息產業部宣布開放5.8GHz頻段,今后,無線局域網、無線寬帶、藍牙設備和交通無線電臺等將共同使用5.8GHz的頻段。業內人士認為這將有助于中國無線局域網的發展,也將導致中國WLAN競爭加劇。


          三、 軟件無線電:呼之欲出


          馬建國博士是IEEE高級會員、現為新加坡南洋理工大學副教授,是著名的射頻集成電路專家。他在演講中揭示了軟件無線電的迫切性和若干關鍵技術。他指出:目前在多種軟、硬件上運行著多種無線標準,如接入協議就有XDSL、IMT-2000和WLAN等,通信標準就有GSM、IS-95、PDC、DECT、UMTS、CDMA2000、WCDMA等,而據安捷倫的統計數據顯示目前全球無線用戶的年增長率達27%,各種制式的手機的年增長率更高到38%,這給軟件無線電孕育了巨大的商機,因為軟件無線電可以在一種軟、硬件平臺上實現多種標準,因而可以大大降低無線通信的成本,這對目前低迷不前的通信業不啻為一種擺脫困境的良藥。

          HSPACE=12 ALT="圖2:PLD與ASIC成本趨勢比較。">


          他強調:“要實現軟件無線電,技術上要盡可能把A/D、D/A轉換器移向天線,要用DSP取代ASIC完成基帶信號的處理,即盡可能用軟件完成無線功能?!彼硎灸壳败浖o線電的難點在于RF前端SoC設計、寬帶/多頻帶天線設計、高速寬帶高分辨力A/DD/A轉換器的設計以及高性能DSP的設計。他透露目前他們已經在直接轉換接收機研究方面取得進展,并在多個低噪聲放大器+寬帶VCO的新設計方面取得突破性成果,他們發明的新型雙控寬帶VCO還獲得了專利。對于軟件無線電的難題之一--基帶DSP的設計,他認為目前的硬件水平已達到要求,關鍵是軟件設計問題沒有解決。他最后指出:SOC/IP對軟件無線電而言屬較佳的解決方案。


          四、 通信革命:材料先行


          演講的專家,如原美國國防部科研總監、IEEE微波雜志主編R.J.Terw博士、中國科學院院士北京大學微電子研究所所長王陽元教授、IBM集成電路設計中心特聘專家美國加州大學圣迭哥分校通訊工業教授、無線通訊研究中心主任Lawrence. E.Larson博士等都示了他們在半導體新材料方面的最新研究成果。


          Terw博士認為新材料會使現有的技術出現重大突破,例如在無線電和微波通信應用的寬帶隙半導體裝置中,由于低壓的原因,我們難以制造出輸出功率達成百上千瓦的固體晶體管,但通過采用新材料,如SiC和GaN基合金制造出的寬帶隙半導體電子器件,其輸出功率相比傳統材料的晶體管性能提高了一個數量級!


          王陽元教授認為根據電磁理論、量子理論和熱動力學理論,目前按比例縮小工藝尺寸已經到了極限,突破該極限的的方法是依賴于新材料、新工藝和新的器件結構。北大微電子所在新結構器件、新摻雜技術、新的互連技術等方面進行了研究。對于SoC技術,他認為要解決驗證和測試問題。


          Larson博士則詳細闡述了未來半導體技術會對通信系統產品怎么的深刻影響。他認為3G網絡在2、3年后會全面鋪開,但在2004年以后,2G、3G的收入會下降,因為WLAN會侵蝕語音服務市場,屆時,企業在WLAN交換機方面的需求會很大。他指出:WLAN會重蹈以太網的成功之路,其協議會采用802.11a+802..11b+802.11g的形式,而藍牙可能會更多地用于無繩電話、聯網打印機、耳機等等。他還指出超寬帶技術將步入通信市場,因為FCCG~10G通信頻段。他強調要實現這些變革,改善半導體材料是唯一的方法。


          以GaAs材料制成的高功率放大器具有很高的截止頻率和最高頻率,但據統計數據,目前全球GaAs材料只占全球半導體材料市場的很小一部分份額,因此開發新的Ⅲ、Ⅴ族材料是當務之急。Larson指出:“把新材料用于通信器件,很可能在模擬IC領域發揮摩爾定律的神奇作用?!?/p>

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