一．半导体后摩尔时代来临
过去的半个多世纪，半导体行业一直遵循摩尔定律的轨迹高速发展，如今单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足时代的需求，半导体行业也逐步进入了“后摩尔时代”。从战略层面看，目前国内半导体发展的最大痛点是做强做大集成电路产业的迫切需求与相关技术、设备、原材料受制于人的矛盾，再加上国际环境对国内高端制程研发与制造的全面封锁，势必让广大客户意识到三维异构集成技术将成为一个重要突破口；从技术背景来看，摩尔定律在二维芯片技术上已接近材料物理极限，在现有的14纳米、10纳米、7纳米等技术节点的产品基础上，如何降低功耗、提高性能，也成为集成电路发展的难题。
大规模集成电路发展几十年来，业界从未停止为提升集成电路芯片性能而进行的努力，除了传统上的缩小线宽以外，微电子新材料、晶体管新结构、工艺集成新架构也是集成芯片不断演进的关键。面对后摩尔时代的挑战，芯片架构由二维向三维发展势在必行，三维异构单芯片系统集成已成为解决国内半导体发展痛点的一大趋势，三维集成将成为后摩尔时代的重要解决方案。
二．三维集成技术潜力无限
集成电路向来是国家战略性、基础性的产业，国务院曾先后于2011年、2016年和2020年印发过一系列文件，引导、支持并鼓励集成电路产业的健康发展；在2021年5月14日召开的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上，刘鹤总理开专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术，特别指出：芯片性能的提升不再靠单纯的堆叠晶体管，可以适当的发展异构集成技术（Heterogeneous Integration）。
当前需要用到大算力、低功耗、高带宽、高集成度芯片的市场主要包括高性能计算、自动驾驶、5G网络、超高带宽存储器等应用场景。三维异构单芯片集成技术在以上领域都能发挥重要作用。以在存储器、ASIC和影像传感器芯片等市场里估算，在2020年有约232亿美元的潜在份额，预计到2024年潜在市场将达到532亿美元，平均年增长率在23%。其中影像传感器现已是混合键合技术的主要应用，存储器和一部分高端人工智能ASIC芯片市场可通过HITOC™技术实现替代、升级，以解决目前传统芯片架构遇到的内存墙、功耗墙和先进工艺制程限制三个痛点。
在近年来，全球各大半导体公司，如英特尔、美光、三星、长江存储、台积电等，纷纷投入巨资开展对三维集成工艺的开发，目前他们的技术主要集中在晶粒级、封装端或者存储器等方面的三维堆叠；设计公司如英伟达、高通、赛灵思等也对异构集成技术非常重视，目前都处于研发初始阶段。国内在三维集成技术方面也已起步，紫光展锐、北京君正、中星微电子、芯盟科技等企业积极展开对异构集成的研究与开发，有的已推出相关产品与解决方案。其中，专注于晶圆级三维异构集成技术研发的芯盟科技有限公司早在三年前就已定位这一领域，并于2020年成立了浙江海芯微半导体科技有限公司，将专注于三维异构集成技术的产品实现。目前，他们与全球主要的半导体公司在此领域处于同一起跑线，甚至在某些性能和应用方面更领先一些！
三．三维异构集成技术蓄势待发
芯盟科技成立于2018年，总部位于浙江海宁，并在上海张江设有研发办公室；定位是成为客户信赖的异构集成芯片产业引领者，目前团队研发人员占比超过70%，大多数具有国际企业技术研发、制造运营和公司管理经验。芯盟科技从成立至今的三年间，已授权或正在申请的发明专利数超过100件；它的主要技术与业务是专注于三维异构集成芯片产品设计及系统整合，既有包括图像识别、自动驾驶、超高带宽存储器芯片等自有产品的研发，又提供基于三维异构集成架构的芯片系统（SOH™）技术服务。为开拓三维异构单芯片集成这一集成电路产业发展的新赛道，为业界提供一个三维异构单芯片集成技术完整的软硬件解决方案，芯盟科技于2020年成立海芯微项目，专注于三维异构单芯片集成产品的硬件实施。这种上下游产业组合，可以更好的实现三维集成领域上技术与产品的最大效益化。
芯盟科技的HITOC™技术和ICL-SOH™系统架构采用最先进的晶圆级三维纳米堆叠技术及集成电路制造工艺，成功的将不同结构、不同功能的芯片集成一体，功耗和成本优势明显，具备高带宽、低存储成本以及高能效比的优势，为解决芯片集成技术的发展与实施时普遍遇到的内存墙、功耗墙和先进工艺制程限制三个痛点提供了可实现途径。在严峻的先进制程竞争环境下，HITOC™技术使采用成熟工艺制程生产尖端产品成为可能，可作为各类尖端芯片的替代性解决方案，这种创造性的技术，使摩尔定律在三维结构上得以延续。
芯盟科技的第一款产品Sunrise，已于2020年9月26日在中国（海宁）半导体装备及材料精英峰会和国际会议上成功发布，引起了业界的极大关注。目前，Sunrise芯片已在晶圆制造厂做自动缺陷检测和分类的推广应用。在Sunrise的基础上，第二款高端人工智能芯片以及后续产品正蓄势待发，一系列高性能计算芯片的客户也已跟芯盟科技签约为其产品提供三维异构单芯片的集成方案服务。
四．结语
令人欣慰的是，三维异构集成已开创为后摩尔时代集成电路产业划时代的新领域，而且国内相关技术已起步，领头羊正蓄势待发。相信在国家政策的正确、及时的指引下，我们的半导体创新技术可以厚积薄发，早日实现换道超车。
