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毛军发院士：未来60年是集成系统的时代
云栖网：8月18日，在2022世界半导体大会暨南京国际半导体博览会上，中国科学院院士，深圳大学校长毛军发表示，过去60年是集成电路（IC）的时代，未来60年可能是集成系统（IS）的时代，实现从集成电路到集成系统的跨越将是我国半导体技术变道超车发展的新机遇。
目前芯片行业发展有两条路线，一是延续摩尔定律，二是绕道摩尔定律。前者面临物理原理极限、技术手段极限、经济成本极限等挑战，后者则有很多发展趋势，其中就包括Chiplet、集成系统。
毛军发指出，集成电路（芯片）只是手段，微电子系统才是目的，集成系统从系统角度进行一体化设计制作，将各种芯片、传感器、元器件、天线等制作集成在一个基板上，形成具有预期功能的系统。所有芯片和元器件在结构上组成一个整体，使系统具备高密度、小型化、强功能、低功耗、低成本、高可靠、易设计、易制作等特点。由此可见，集成的概念将进一步提高系统的设计效率和综合性能，减少系统的成本，增加其可靠性，并降低对芯片设计以及设备的要求。
“过去60年是集成电路的时代，而未来60年可能是集成系统的时代。”毛军发表示，实现从集成电路到集成系统的跨越是复杂微系统集成技术发展的新途径，是后摩尔时代集成电路发展的新方向，也是我国半导体技术变道超车发展的新机遇。
他还指出，集成系统的发展趋势是集成度、工作速率不断提高，电、光、机一体化发展，在综合因素考量下，一个电子系统所能够集成的芯片和元器件数量将像摩尔时代一样，每隔一段时间翻一番。但同时集成系统也将面临多物理调控、多性能协同、多材质融合三大挑战。
此外，毛军发院士认为，当前集成系统发展还面临4个关键科技问题。
一是集成系统体系架构，包括界定集成系统的功能与性能，并进行结构分解；芯片及各类元器件种类的确定，集成工艺选择；集成系统的布局，互连方式与标准。
二是自动化智能化协同设计，如电磁-热-应力多物理协同设计，有源/无源电路/天线及数字、模拟、射频电路的多功能协同设计，以及IP、IPD、PDK、chiplet等复用。
三是异质界面生成与工艺量化调控机理。集成系统工艺参数调整受制于电、热、应力等多物理场特性。因晶格、膨胀系数差异，需建立异质界面动力学，认识扩散、成核、粘合机理，通过界面调控融合，实现高可靠异质集成。
四是无源元件、天线小型化，无源元件最多可占射频电子系统元件总数的90%，系统总面积的80%，面积、工艺与芯片差异大。由于射频损耗、电磁兼容与热问题，给小型化与性能提高带来挑战，需突破传统思路，提出新的工作机理和设计理论。
