後摩爾定律時代（一）－多元的價值創造方式

美國DARPA(Defense Advanced Research Program Agency)中的ERI(Electronics Resurgence Initiative；電子業振興計畫)在七月中旬邀請半導體產業相關公司與學術界舉辦了後摩爾定律時代的研討會，研討會聚焦在新物質開發、設計、與晶片架構(chip architecture)三個領域。不熟悉DARPA的人也一定使用過它的研發成果，譬如Internet就是其發展出的ARPANET與IBM的BITNET連結而成，還有電腦的使用者圖形介面(user graphic interface)等。DARPA雖然是為國防科技服務的組織，但是它過去對通用科技的未來遠景的確極目千里，意見值得重視。

摩爾定律由摩爾於1965年在雜誌上發表此一概念，其後半個世紀半導體及電子產業的價值創造完全依賴於scaling(尺度微縮)此單一概念。據粗略的估計，人類累積的資產有1/5來自於此價值創造方式。

半導體在scaling的過程當然不是用單一的方法就可以推動每個世代的進展，例如早期以CMOS取代bipolar要先解決CMOS速度原本較慢的問題、以銅導線替代鋁導線要解決銅導線蝕刻的問題、以FINFET取代planar transistor要採用3D的製程等等。沿摩爾定律一路走下來雖然目標明確，卻是在每一世代面臨的問題各有各的難處。所幸這些不同面向的困難，都可以用傳統半導體scaling體制內的人才和技術解決的。所以從外頭來看，半導體製程技術可以用單一的參數－線幅－決定。

摩爾定律以每2年電晶體數翻2番的步伐造就了半導體的高科技產業樣態：先行者享有市場早鳥的回饋，所以摩爾定律益發成為自我實現的預言。由於先行者分走了新世代技術的大部份經濟價值，持續領先的紅利逐漸累積在家數越來越少的廠家身上，這個現象在半導體的各次領域普遍可見，包括代工和記憶體。

那麼後摩爾定律時代呢？一般的看法是摩爾定律曲線的斜率會逐漸平緩，但是晶片效能會持續改進，譬如超高頻、超低功耗或在一特定領域運算快速等，這也是為什麼此次後摩爾定律時代研討會會去探討新物質開發、設計與晶片架構的原因，這些新的題目過去都不是scaling時代的主要議題。這樣的價值創造方式就會讓半導體產業由單一競爭軸線走向多元。

當然，這樣的轉變不會馬上全面發生，畢竟從10nm以下還有7nm、5nm、3nm好幾個技術節點要走，這是遠超過5年以上的歷程。但是ERI會議中舉了新物質研究的例子：將邏輯與記憶體合併在單一晶片上－講白了，embedded MRAM就是其中先上場的例子。而MRAM的研發，所有代工廠都是買來或授權而來，原先並不在代工廠的scaling技術路線圖之中。後摩爾時代的情節已逐漸發生了。

所以在後摩爾時代，我想像中的半導體競技場會比較有趣些。在scaling競爭中沒有出頭走到最後的廠商，現在又重新有機會以不同的創造價值方式加入競爭！