到了2020年，許多人會(huì)很高興地忘記這一年。但信息技術(shù)行業(yè)不是這樣。隨著工作轉(zhuǎn)移到家里，更多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到云端，造成了更多的遠(yuǎn)程訪問。但頻繁的疫情和隨后的封鎖令降低了流動(dòng)性的效用。 現(xiàn)在來看，2021年的疫情趨勢(shì)對(duì)技術(shù)趨勢(shì)尚不明朗，即便如此，我們認(rèn)為還是有幾個(gè)趨勢(shì)值得一提。

高通全新驍龍888是臺(tái)積電5納米又一大杰作，最先進(jìn)的大規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)——蘋果A14和M1已經(jīng)證明了它的強(qiáng)悍。它恰好也是第二個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序處理器，但Snapdragon 888在幾個(gè)關(guān)鍵功能上超過了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

驍龍888三個(gè)主要領(lǐng)域的改進(jìn)是相機(jī)能力，游戲性能和人工智能。正如Jim McGregor在Snapdragon科技峰會(huì)的報(bào)道中指出的，Snapdragon 888“將具有X60射頻調(diào)制解調(diào)器(調(diào)制解調(diào)器+射頻解決方案);增強(qiáng)的第六代AI引擎，全新的Hexagon處理器，全新的傳感樞紐，以及26個(gè)top的整體性能;以及新的Adreno GPU，比上一代性能更好。”

Snapdragon 888將部署三個(gè)圖像傳感器處理器，每秒可以達(dá)到27億像素。對(duì)于普通人來說，888允許三個(gè)單獨(dú)的圖像傳感器，每個(gè)獲得4K靜態(tài)或10位HDR視頻同時(shí)。確實(shí)不賴。 從片上功能的角度來看，自Snapdragon 888包含X60 5G調(diào)制解調(diào)器以來，首次在SoC中包含一個(gè)完整的5G調(diào)制解調(diào)器。而蘋果A14則沒有這個(gè)功能。相反，iPhone 12系列使用了單獨(dú)封裝的高通X55調(diào)制解調(diào)器和SDR865收發(fā)器等高通射頻組件。 其它細(xì)節(jié)方面，驍龍888還首次支持了藍(lán)牙5.2、Wi-Fi6E（6GHz）、更精細(xì)化的OLED像素控制等。

盡管聯(lián)發(fā)科和三星很快把旗號(hào)交給了Exynos 1080，但高通似乎仍在移動(dòng)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，這在很大程度上得益于其在射頻技術(shù)方面的實(shí)力。最近有報(bào)道稱，聯(lián)發(fā)科在移動(dòng)芯片組方面處于全球領(lǐng)先地位，但高通在5G方面仍位居第一。到2021年初，聯(lián)發(fā)科、高通和三星將在5納米旗艦應(yīng)用處理器上追趕蘋果，屆時(shí)更新更強(qiáng)大的產(chǎn)品會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。 拋開極端的性能不談，每臺(tái)最先進(jìn)的移動(dòng)應(yīng)用處理器的第一個(gè)用例都將通過照片來顯示，而不是通過過時(shí)的家庭WiFi網(wǎng)絡(luò)上傳。不可否認(rèn)，驍龍888代表了SoC發(fā)展的頂峰。 高通指出了幾個(gè)關(guān)鍵的賣點(diǎn)?！耙晕覀兺耆匦略O(shè)計(jì)的第6代高通AI引擎為特色，Snapdragon 888 5G提供了26個(gè)最佳性能，每瓦性能改進(jìn)了3倍，共享AI內(nèi)存大了16倍?！?/span> 最新的驍龍是一款八核產(chǎn)品：1個(gè)高性能Cortex-X1核、3個(gè)Cortex-A78核、4個(gè)低功耗Cortex-A55核、1個(gè)Adreno 660、3個(gè)ISP以及第六代AI引擎，這些都預(yù)示著SoC市場(chǎng)的高速發(fā)展。這是很多尖端的設(shè)計(jì)，但還有一些東西要提出來。驍龍888是第一個(gè)包括Cortex-X1核心的芯片。值得一提的是，它的“共享人工智能內(nèi)存大了16倍”，因?yàn)榕c蘋果A14的專屬設(shè)計(jì)相比，我們可能會(huì)看到更多用于SRAM緩存的芯片空間。 一些手機(jī)品牌已經(jīng)宣布要配置驍龍888。驍龍888將是2021年最熱門的SoC之一，但它可能不是唯一的。在2020年的大事件中，蘋果開始在其個(gè)人電腦生產(chǎn)線上部署自己基于arm的SoC設(shè)計(jì)。有跡象表明，微軟也將步其后塵。

去年的一個(gè)熱門話題是從系統(tǒng)片上設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向使用chiplets的系統(tǒng)封裝方法。在“物理距離”時(shí)代，這一趨勢(shì)在“物理距離”時(shí)代得到了充分體現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的技術(shù)通過分離單片硅集成電路的IP塊，并將其分成多個(gè)芯片，組裝到封裝的基片上。 將IP從物理上分離成一塊塊硅，而不是將它們單一地“縫合”在一個(gè)芯片上，這種想法產(chǎn)生了許多名稱，從“chiplet”到一系列其他標(biāo)簽，如經(jīng)過驗(yàn)證的真正SiP或更時(shí)髦的異構(gòu)集成技術(shù)(HIT)。各種各樣的名字都吸引了很多人的注意。這個(gè)新趨勢(shì)下也同樣推動(dòng)了一個(gè)新的IP生態(tài)系統(tǒng)，允許傳統(tǒng)SoC領(lǐng)域之外的尖端技術(shù)。 由于單片SoC設(shè)計(jì)不適合國(guó)防部(DoD)或其他低容量應(yīng)用程序，這就誕生了DARPA計(jì)劃，并為通用異構(gòu)集成和知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)重用策略(芯片)計(jì)劃提供資金，旨在建立IP重用的新范式。 從結(jié)構(gòu)和材料的角度來看，我們已經(jīng)有很多可行的并得到驗(yàn)證的選擇。從用于高性能計(jì)算和GPU的高帶寬內(nèi)存的硅中介層2.5D設(shè)計(jì)，到如TSMC的集成扇出(InFO)晶片級(jí)封裝，目前有多種選項(xiàng)可用來解決廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用。

然而，要為芯片創(chuàng)造一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)，還需要更多的工作，尤其是在標(biāo)準(zhǔn)化方面。這項(xiàng)工作不太可能在2021年完成，但預(yù)計(jì)將會(huì)取得重大進(jìn)展。 為了給非soc參與者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)用的生態(tài)系統(tǒng)，充分利用芯片方法，有必要對(duì)芯片間的通信進(jìn)行一些標(biāo)準(zhǔn)化。這需要一段時(shí)間來發(fā)展，但未來一年可能會(huì)讓我們對(duì)可能出現(xiàn)的方法有更多的了解。目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些專有的互連方案，但這種方法的關(guān)鍵是芯片組的互操作性，以及將每個(gè)IP片段整合到盡可能廣泛的產(chǎn)品用例集中。換句話說，對(duì)chiplet供應(yīng)商來說，需要有一個(gè)市場(chǎng)。 

Synposys提出了一個(gè)高速串行互連選項(xiàng)，據(jù)介紹：“高速die-to-die通信需要在芯片內(nèi)的模之間傳遞大型數(shù)據(jù)集。超短距離/超短距離SerDes (USR/XSR)讓這一切成為可能，目前使用112Gbps SerDes的設(shè)計(jì)和更高的速度有望在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！?/span> 英特爾自2019年以來通過免版稅許可提供了先進(jìn)接口總線(AIB)。AIB規(guī)范顯示2GB/s/線，目前使用的通道為40根，每個(gè)通道最多支持160根線。AIB標(biāo)準(zhǔn)是基于英特爾的嵌入式多?；ミB橋(EMIB)而制定。第一代AIB部署在英特爾Stratix 10產(chǎn)品中。英特爾介紹，與SERDES方法相比，AIB具有更低的延遲，使其更適合于更廣泛的芯片類型的異構(gòu)集成。 此外還有一些更多的互聯(lián)選項(xiàng)。開放領(lǐng)域特定體系結(jié)構(gòu)(ODSA)小組正在研究?jī)蓚€(gè)die-to-die接口——線束(BoW)和OpenHBI。關(guān)鍵是現(xiàn)在有很多多樣性。隨著互連方案的共識(shí)形成，芯片在市場(chǎng)上的生存能力將加快。

半導(dǎo)體工藝技術(shù)的FinFET時(shí)代已經(jīng)持續(xù)了很久，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了最初路線圖的預(yù)測(cè)。英特爾首次提出了Tri-Gate概念：將晶體管通道拉伸到三維形態(tài)以改善柵極靜電和控制通道導(dǎo)電。在其他創(chuàng)新中，制造商通過使用可替代純硅的高遷移率通道，使fiFinFETnFET在5nm節(jié)點(diǎn)上保持可行性。 2020年，5納米制程已經(jīng)投入生產(chǎn)，蘋果的處理器仍在使用了臺(tái)積電FinFET。此外，臺(tái)積電正在向3nm節(jié)點(diǎn)進(jìn)發(fā)。

FinFET的替代品將來自“納米線”或“柵極”(GAA)等技術(shù)。這種方法的早期技術(shù)實(shí)際上是一種扁平的金屬絲或“nanosheet”。三星已宣布，他們將在3nm節(jié)點(diǎn)上使用多橋通道（MBCFET）。它可以通過用納米片替換納米線周圍的柵極，來實(shí)現(xiàn)每堆更大的電流。

與傳統(tǒng)的FinFET設(shè)計(jì)相反，GAAFET允許柵極材料從四面環(huán)繞通道。三星聲稱，MBCFET的設(shè)計(jì)將改善該過程的開關(guān)行為，并允許處理器將運(yùn)行電壓降低到0.75V以下。MBCFET的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于該工藝完全兼容FinFET設(shè)計(jì)，不需要任何新的制造工具。 與7nm FinFET相比，3nm MBCFET將分別降低30%的功耗和45%的表面積。這一過程還將比目前高端設(shè)備的性能節(jié)點(diǎn)提高40%。三星今天還講述了其他流程節(jié)點(diǎn)的計(jì)劃，但沒有提供MBCFET與這些節(jié)點(diǎn)的比較。

美國(guó)政府似乎明白半導(dǎo)體行業(yè)的戰(zhàn)略重要性。國(guó)會(huì)已經(jīng)提出了一項(xiàng)法案，例如Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act, 或CHIPS。美國(guó)國(guó)防部也不例外，通過其國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)創(chuàng)建了通用異質(zhì)集成和知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)重用 CHIPS戰(zhàn)略計(jì)劃來驅(qū)動(dòng)芯片生態(tài)系統(tǒng)。 這一年的另一大關(guān)鍵詞：中美持續(xù)貿(mào)易戰(zhàn)，期間半導(dǎo)體行業(yè)是其中不可或缺的一部分。毫無疑問，芯片業(yè)務(wù)是戰(zhàn)略性的，美國(guó)政府明白這一點(diǎn)。這些措施包括禁止美國(guó)芯片公司向中國(guó)設(shè)備制造商(主要是華為)供貨。國(guó)內(nèi)集成電路制造一直舉步維艱，特別是在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上，而中國(guó)依賴于國(guó)外生產(chǎn)。盡管有些人可能認(rèn)為中國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體生產(chǎn)是不可避免的，但美國(guó)政府已經(jīng)選擇剝奪中國(guó)建設(shè)尖端晶圓廠所需的生產(chǎn)工具。 在消費(fèi)設(shè)備和電信設(shè)備等方面，中國(guó)大陸依賴臺(tái)灣的先進(jìn)工藝，因此臺(tái)積電向海思等中國(guó)大陸無晶圓廠企業(yè)發(fā)貨時(shí)受到了限制。

《紐約時(shí)報(bào)》在最近的一篇專欄文章闡述:“以同等價(jià)值衡量，臺(tái)灣是世界上最重要的地方?！?/span> 臺(tái)積電宣布在亞利桑那州建立晶圓廠，這是科技冷戰(zhàn)的一個(gè)重要里程碑。有些人質(zhì)疑這一目標(biāo)的可行性，但我認(rèn)為我們將在2021年看到這一目標(biāo)的持續(xù)進(jìn)展，盡管可能會(huì)緩慢而穩(wěn)定。

其實(shí)Intel一在考慮找代工的事情了，未來Intel會(huì)考慮Golden Cove之后的新架構(gòu)要用什么制程，MTL都是已經(jīng)確定用Intel自己的7nm了，但是MTL之后的新架構(gòu)會(huì)使用什么制程? 是Intel自己的5nm？還是臺(tái)積電的3nm？還是說使用Intel的7nm+？ Intel的進(jìn)展速度已經(jīng)被臺(tái)積電甩下一大截，10nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)延期延了多年直接讓Intel的先進(jìn)制程研發(fā)進(jìn)度被臺(tái)積電和三星反超，當(dāng)然這里面也和Intel的10nm目標(biāo)定的太高有比較大的關(guān)系，一邊是要求極高密度，另一邊是要求高頻率。 而越到后面，先進(jìn)制程的研發(fā)難度和費(fèi)用會(huì)越來越大，IDM確實(shí)很難再和“多家Fabless+一家Fab”的組合對(duì)抗，后者的靈活性會(huì)高于前者，后者一年代工的芯片數(shù)量可以做到遠(yuǎn)多于前者。 或許是真的感到頭疼了，所以Intel逐漸開始考慮尋找代工，若是Golden Cove之后的新架構(gòu)那一代轉(zhuǎn)向臺(tái)積電的話，可能后面先進(jìn)制程的產(chǎn)品可能都會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向臺(tái)積電，既然越到后面研發(fā)難度和費(fèi)用越來越高，那不如集中力量推動(dòng)一家或者兩家專門的Fab把先進(jìn)制程的路子走出來，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)橹瞥躺系目ぢ浜笥诟?jìng)爭(zhēng)對(duì)手。