ISSCC（國際固態(tài)電子電路大會）是半導(dǎo)體電路的盛會。2017年的ISSCC已經(jīng)落下帷幕，本文將就今年ISSCC主題演講（Plenary Talks）上展現(xiàn)出來的趨勢做一些分析。

大趨勢

今年ISSCC的主題是Intelligent Chips for A Smart World，從中可以鮮明地看出兩個技術(shù)潮流，即物聯(lián)網(wǎng)和人工智能。在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的應(yīng)用中，集成電路起著不可替代的作用，可以說是集成電路發(fā)展的方向。

從會議主題中，我們也可以看到一些更深層次的東西，即半導(dǎo)體電路發(fā)展已經(jīng)進入了應(yīng)用驅(qū)動而非技術(shù)驅(qū)動的時代。在過去，摩爾定律仍然很強大的時候，半導(dǎo)體行業(yè)可以說是技術(shù)驅(qū)動，換句話說是先把使用下一代工藝的更快、性能更好的芯片做出來，再去看看有什么應(yīng)用可以用到這些新的技術(shù)，甚至是開創(chuàng)、挖掘新的應(yīng)用。然而，隨著摩爾式的指數(shù)發(fā)展慢慢接近飽和，目前的半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)是應(yīng)用驅(qū)動，即先看準一個已經(jīng)有的應(yīng)用，再去針對該應(yīng)用開發(fā)芯片產(chǎn)品。ISSCC的主題也從“芯片使xxx成為可能”變成了“針對xxx的新芯片”。這樣的轉(zhuǎn)折，值得大家深思。

Plenary Talks上大咖都說了什么

今年的Plenary Talks（ISSCC會議的第一個議程，會邀請業(yè)界最頂尖的人物做主題演講），主題都與摩爾定律以及應(yīng)用驅(qū)動或多或少有關(guān)。

臺積電負責(zé)研發(fā)部門的副總Cliff Hou第一個登臺演講，內(nèi)容是關(guān)于臺積電的工藝如何在摩爾定律飽和的時代繼續(xù)發(fā)展。Cliff認為，半導(dǎo)體電路設(shè)計在目前需要新的設(shè)計范式，該范式包括四個要點，包括克服先進工藝非理想型的新方法，底層與頂層協(xié)同優(yōu)化，針對特定應(yīng)用的定制化（即本文之前提到的“應(yīng)用驅(qū)動”），以及使用新的電路／EDA技術(shù)。

在技術(shù)方面，Cliff著重提及了封裝技術(shù)（3D／2.5D封裝）。有趣的是，Cliff提到機器學(xué)習(xí)也可以幫助先進制程下的芯片設(shè)計，可見人工智能已經(jīng)無所不在。

第二個演講者是來自TI的CTO Ahmad Bahai，Ahmad指出之前的半導(dǎo)體市場總是圍繞一個殺手級應(yīng)用（如上世紀90年代的PC，本世紀初的互聯(lián)網(wǎng)，以及前幾年的移動互聯(lián)網(wǎng)等等）。

目前摩爾定律的發(fā)展已經(jīng)接近飽和，新工藝造價太貴，最后只有大公司才能享受最新的工藝節(jié)點，因此半導(dǎo)體行業(yè)的繁榮必須靠多元化的應(yīng)用和市場才行。

Ahmad認為，之前大家一窩蜂用最新工藝的時代已經(jīng)過去了。不同于之前無腦用最新工藝在熱門市場上拼芯片性能，半導(dǎo)體廠商應(yīng)該努力在不同的應(yīng)用上下功夫，針對多樣化的應(yīng)用使用最合適的工藝開發(fā)芯片產(chǎn)品?？梢姡珹hmad也認同目前半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)進入了應(yīng)用驅(qū)動的階段。

第三個演講者是來自耶魯醫(yī)學(xué)院的Jonathan Rothberg，主題是DNA測序芯片的發(fā)展。眾所周知，DNA測序可以給人類帶來巨大的改變，它可以用在診斷、環(huán)境監(jiān)測、制藥等等方面。隨著DNA測序的發(fā)展，醫(yī)療也會進入個性化精確醫(yī)療時代，即根據(jù)每個人不同的基因測序結(jié)果制訂最有效的疾病預(yù)防和治療方案。事關(guān)人類的福祉，DNA測序?qū)且粋€巨大的市場。

目前，DNA測序的主要瓶頸是速度以及成本。DNA測序芯片是典型的應(yīng)用驅(qū)動產(chǎn)品，該市場目前還是一片藍海，隨著各大廠商的慢慢進入，DNA測序所需的成本會越來越低，時間則會越來越短。當DNA測序的成本小于1000美元，所需時間小于24小時后，預(yù)計DNA測序?qū)玫狡占?，而市場也會真正打開。而Jonathan本人創(chuàng)立的公司早已經(jīng)在基因測序方面布局，通過結(jié)合芯片產(chǎn)品、云服務(wù)以及機器學(xué)習(xí)提供全套服務(wù)，而Jonathan本人也因此登上了《福布斯》雜志的封面。Jonathan更是用研發(fā)的DNA測序芯片為Gordon Moore（摩爾定律的提出者）做了一次基因測序，可謂是生物醫(yī)學(xué)與半導(dǎo)體行業(yè)聯(lián)姻的一個標志。

最后，來自荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Lieven Vandersypen介紹了量子計算機的發(fā)展狀況。隨著摩爾定律接近飽和，計算機計算能力每18個月翻倍的規(guī)律也很難延續(xù)。為了繼續(xù)延續(xù)計算能力的發(fā)展，科學(xué)家們提出了“超越摩爾”（Beyond Moore）的方案，即使用CMOS之外的新器件來進行高性能計算。量子計算機可以算是Beyond Moore的一個典型例子。量子計算機使用量子位（Qubit）來記錄信息，其計算效率可以遠遠超越目前的電子計算機，因此Lieven認為就計算能力而言量子計算機之于目前的電子計算機就相當于電子計算機之于古代的算盤。

然而，如何控制量子計算單元是一個難題。目前，科學(xué)家們已經(jīng)可以做到把量子計算單元與傳統(tǒng)的電子電路集成在一起，從而實現(xiàn)用電子電路完成控制，而用量子單元完成計算。

正因為量子計算與電子行業(yè)密不可分，量子計算的發(fā)展除了需要物理學(xué)家的努力以外，還需要電子工程師的幫助。Lieven希望，隨著量子計算在ISSCC上的亮相，之后量子計算機的發(fā)展可以得到更多來自半導(dǎo)體行業(yè)的幫助，從而早日實現(xiàn)實用化。

結(jié)語

ISSCC 2017上的主題演講清楚地告訴我們，隨著摩爾定律發(fā)展趨于飽和，半導(dǎo)體業(yè)界已經(jīng)從之前的追求More Moore（進一步激進地縮小晶體管尺寸）轉(zhuǎn)向到了More than Moore（針對不同的應(yīng)用開發(fā)專用新半導(dǎo)體電路系統(tǒng)）以及Beyond Moore（開發(fā)新的器件以及計算范式）。其中，More than Moore以及相應(yīng)的應(yīng)用驅(qū)動更是重中之重，將會深刻地影響半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展方向。