摩尔定律放缓之下,半导体设备如何以“双轮驱动”破局?

电子发烧友网Elecfans 2026-09-02 07:00
电子发烧友网报道(文/吴子鹏)纵观过去几年的科技热点——从5G、大数据、自动驾驶到人工智能与人形机器人,无一不在推动集成电路产业向前奔跑。在CSEAC 2026半导体产业CEO论坛上,普达特科技有限公司董事长兼CEO刘二壮发表了深刻洞察:在人新科技层出不穷的当下,半导体行业的底层发展逻辑正在发生剧变。面对摩尔定律的全面放缓,半导体设备产业必须从单一的技术迭代,转向“先进技术”与“高生产力”双轮驱动的新模式。

摩尔定律放缓之下,半导体设备如何以“双轮驱动”破局?图1
普达特科技有限公司董事长兼CEO刘二壮

摩尔定律失速与物理极限的逼近

当前,我们正处在一个激动人心的时代,新科技、新技术层出不穷。从5G到大数据,从自动驾驶到人工智能,再到具身机器人、太空算力,这些前沿技术持续推动着集成电路和半导体行业向前发展。

然而,在这些技术繁荣的背后,刘二壮呼吁行业停下来反思:推动技术演变的深层力量究竟是什么?

他以晶体管密度数据说明,半导体行业过去五十多年一直由摩尔定律驱动——每一年半到两年技术进步一代,芯片面积缩小或同等面积容纳更多晶体管,同时单位成本下降。但从2000年起,集成电路的微缩速度已明显放缓。2020年以前,每代进步约50%;而台积电最新发布的2纳米制程,晶体管密度增加仅约20%,且主要得益于背面供电节省的面积。从2000年到2026年,若按每两年迭代一次计算,平均密度增加仅约46%,与摩尔定律预测的翻倍相去甚远。二十多年的累积下来,摩尔定律预测曲线与行业实际实现之间,已相差超过一个数量级。

当单颗芯片的密度无法跟上摩尔定律的节奏时,行业被迫走向了另一条路:用更多的芯片来实现同样的功能。

在逻辑芯片领域,早在2013年,AMD(当时的Zydex)因为全功能芯片面积过大、良率和成本无法达到经济效益,率先推出了多芯片封装。这直接催生了后来2.5D、3D先进封装的繁荣。当多芯片封装仍无法满足需求时,模块与模块之间的互联又催生了光通信的异军突起。国内近期提出的“套订率”概念,其底层逻辑同样如此——平面微缩放缓,只能转向垂直叠加。

在存储领域,规律如出一辙。DRAM的存储单元密度年增长从2001-2015年的18%,降至最新一代的10%左右,这迫使产业走向了HBM(高带宽内存)方向。NAND闪存在2014年之前平面年增长率达60%,随后靠转向3D NAND获得了一次巨大跃升,但如今3D NAND的密度增长也放缓至27%左右,未来势必走向晶圆级叠加和更高级的HBM。

这一切背后的核心趋势是:传统的“更高密度、更低成本”已经全面转化为“需要更多的硅”。我们需要更多的硅衬底、更多的晶圆厂、更多的设备。

产能缺口巨大,成本压力倒逼生产力革新

这也引出行业的核心命题:摩尔时代,先进工艺本身就等于生产力,依靠微缩即可实现成本下降;而在后摩尔时代,先进技术与高生产力必须双线并行。技术层面取得突破不等于商业成功,只有把技术落地,实现商业化大规模应用,技术价值才能真正释放。

旁证比比皆是:年初东北证券发布的测算认为,要支撑人工智能所描绘的智能世界,全球还需要"两个台积电"的先进产能,中国大陆先进制程需要扩产17倍;马斯克也公开表示,当前全球芯片产量仅能满足他一家公司需求的一小部分。各方面的信息都在验证同一个判断:集成电路微缩放缓,需要更多晶圆厂来补足,需要更多先进技术把产能拼接在一起。

以普达特自身实践为例,公司在追求高性能技术的同时,始终将高生产力融入设备设计:
·CUBE平台:通过架构创新,单台设备产出比国际同行高出约80%,在占地面积和资本支出上实现大幅节省。
·湿法平台:涵盖RCA清洗、配方类清洗等工艺,单台设备产出达到850片,处于国际最高水准。
·硫酸平台:在同等技术标准下实现了与国际同行比肩的产出水平。
·炉管业务:行业主流设备为每批100片,普达特起步即达到125片。

刘二壮强调,作为设备企业,必须做到专业与专注——不仅要把技术做好,更要把生产力做上去。以高技术和高生产力双轮驱动,方能为半导体行业的持续发展提供真正有力的支撑。

摩尔定律放缓之下,半导体设备如何以“双轮驱动”破局?图2

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