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后摩尔时代的颠覆性技术

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事件:5月14日,国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议召开,讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。
5月14日,国家科技体制改革和创新体系建设领导小组召开第十八次会议,会议指出必须坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,深刻理解科技创新在推动高质量发展、构建新发展格局中的关键作用。此外,会议还专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术,有望推动相关产业快速发展。
我们认为,后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术,将成为继续提升集成电路性能的重要途径,中国有望在相关领域把握机会实现弯道超车。
摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔最早在1965年总结出的一条规律,是指集成电路单位面积内可容纳的晶体管数目大约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
随着集成电路高速发展数十年,芯片制程已由最初的微米级发展到目前的5nm(量产)水平。越往后,集成电路晶体管密度越接近物理极限,单纯依靠提高制程来提升集成电路性能将变得越来越难,并且成本也在指数级攀升,从28nm推进到5nm成本提高了10倍以上。
因此,业界称集成电路目前已进入“后摩尔时代”。
目前半导体行业一方面仍然在努力攻克更先进制程,另一方面也在尝试跳出原有框架,寻求实现集成电路性能突破的新路径,即“后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术”,包括先进封装、第三代半导体、石墨烯材料、RSIC-V架构、量子计算等。
2019年以来,美国持续对中国实施科技封锁,从2019年5月开始禁止美国供应商向华为供货开始,逐渐升级到将包括华为、中芯国际、国家超级计算中心等在内的超过100家科技公司/实体列入“实体清单”,实施供应链封锁。
近期美国拉拢欧洲、日本、韩国、中国台湾等地区的64家企业成立了美国半导体联盟,旨在孤立中国半导体产业。
中芯国际是中国大陆目前唯一能向10nm以下先进制程进军的晶圆代工厂,但美国原则上禁止向中芯国际出口专用于10nm及以下先进制程的设备及材料,极大地阻碍了我国芯片技术向先进制程突破的进程。
另一方面,我国在第三代半导体等领域跟世界最先进水平差距更小,并且在量子计算、石墨烯等细分领域处于世界领先水平。
显然,后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术是中国追赶全球集成电路顶尖水平的另一道曙光,政策对此高度重视,未来有望在持续投入、积累后实现弯道超车。
潜在颠覆性技术介绍

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第一,先进制程:台积电、三星已实现5nm量产,中芯国际N+1工艺已试产,但突破进程受到美国制裁的严重阻碍。(下文所涉及个股均为案例分享,并非当前买卖推荐)
先进制程方面,当前台积电、三星已实现最先进的5nm制程量产,并且二者均有望在2022年实现3nm制程量产。
5月初,IBM宣布已研发出2nm制程芯片,但只能在实验室中制造,并不具备量产能力。
近日,媒体报道,台积电发现二维材料结合半金属铋电极的性能极佳,向实现1nm制程迈进一步。
中芯国际目前已实现14nm制程量产,并于2020年实现N+1工艺(对标台积电7nm)小批量试产,并在N+2(对标3nm)、2nm制程工艺的8项技术攻关也已有序展开。但由于美国的制裁,中芯国际无法采购专用于10nm及以下制程的美系设备和材料,其先进制程攻关严重受阻。
第二,先进封装:低成本地实现芯片高密度集成、体积微型化。
先进封装技术主要包括倒装、凸块、晶圆级封装、2.5D封装、3D封装、芯片粒(Chiplet)封装、系统级封装(SiP)等,可以在不要求提升芯片制程的情况下,实现芯片的高密度集成、体积的微型化并降低成本,符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。
国内厂商在先进封装领域布局的企业较多,中芯国际在受到美国制裁后将大力发展Chiplet等先进封装技术,环旭电子在SiP封装领域较为领先,长电科技、通富微电、晶方科技、华天科技、深科技、华润微、士兰微等传统封装和晶圆制造厂也大力布局先进封装技术。
第三,第三代半导体:抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射,相比硅基半导体可降低50%以上的能量损失。
第三代半导体是以碳化硅(SiC) 、氮化镓(GaN) 为主的宽禁带半导体材料,具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性,相比硅基半导体可以降低50%以上的能量损失,同时使装备体积减小75%以上,目前主要应用于光伏、风电、新能源汽车、充电桩、工控、轨道交通、通讯基站、消费电子等领域。
三安光电是国内投入最大、技术最领先的第三代半导体厂商,华灿光电、聚灿光电、露笑科技、乾照光电等企业也在此领域积极布局。
第四,石墨烯:性能是硅基的十倍以上,有望成为新一代半导体材料。
目前所有高端芯片都是硅基芯片,而石墨烯是最有望取代硅基的新一代半导体材料,同样工艺下它的性能是硅基的十倍以上,这意味着不需要精度那么高的光刻机也能满足芯片的制作需求。
目前中国在石墨烯领域申请专利总数全球第一,中国石墨烯年产已突破300吨,国内华为拥有一项石墨烯场效应晶体管的专利,中科院研发出更新的8英寸石墨烯单晶晶圆,相比于传统硅基芯片,具有更高的硬度、导热性和导电性,此外德尔未来、宝泰隆在上游石墨矿和中游制备领域有所布局。
第五,Rsic-V架构:具备开源、精简、低成本等特性,有望在物联网领域快速发展。
全球的移动处理器绝大部分都是基于ARM架构开发,随着ARM推出全新的V9架构,目前尚未明确华为是否能获得V9的授权,大力发展Risc-V架构是应对办法之一。
Risc-V架构具备开源、精简、低成本等特性,在物联网时代具有重大发展潜力。全球范围内RISC-V阵营正在快速壮大,目前尚未有任何国家的企业建立起专利壁垒,中国芯片企业发展Risc-V架构可以迅速拥有专利优势。‘’
国内全志科技推出全球首颗量产的搭载阿里平头哥玄铁906 RISC-V的应用处理器,兆易创新全球第一个推出基于RISC-V内核的MCU。
第六,量子计算:相比经典计算机实现指数级别的运算加速,成为国际研究热点。
量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面(如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等)相比经典计算机实现指数级别的加速。
当前,量子计算机研制已成为国际热点。5月7日,中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志研究团队成功研制出62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”。 基于上述讨论,我们今天 整理了 一份“ 后摩尔时代潜在颠覆性技术核心方向及个股 凡是点了 “在看” 者,点击“进入公众号”,然后在对话框里发送“答案”这两个字, 就会蹦出答案。
注意:再好的逻辑,也得结合大盘涨跌趋势来选择介入跟退出的时机。以上内容仅是基于行业以及公司基本面的静态分析,非无动态买卖指导。股市有风险,入市需谨慎,操作请风险自担。
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