2017-半导体后摩尔时代-写无限集成之梦想_48页_2mb

电子团队行业趋势热点前瞻：后摩尔时代新器件和3D集成方案

核心内容概览

• 摩尔定律指引集成电路发展五十年
• 延续摩尔：硅基技术的进一步挖掘（FinFET、FDSOI等）
• 超越摩尔：芯片混合集成（SoC、SiP等）的前景广阔
• 跨越硅基CMOS：新器件技术的探索（如TFET、NEMS、QCA等）
• 推荐与产业链相关的投资标的

摩尔定律与集成电路

摩尔定律自1965年提出以来，成为集成电路发展的核心驱动力。根据该定律，芯片上晶体管数量每隔18个月翻倍，芯片处理速度和能力提升一倍，成本降低一半。CMOS技术作为主流，使得处理器、存储器和数字逻辑电路等大规模集成电路得以发展，而模拟和混合信号IC受其影响较小。

随着晶体管特征尺寸进入纳米级别，CMOS技术面临短沟道效应等挑战，导致功耗与性能矛盾。因此，行业转向FinFET和FDSOI等新器件技术以延续摩尔定律。

延续摩尔：硅基集成电路的潜力挖掘

FinFET晶体管技术

• FinFET通过将MOSFET从2D结构转为3D结构，解决漏电问题并提升性能。
• 在16nm/14nm工艺中，FinFET成为主流，如华为麒麟950芯片采用该技术。
• 理论上，FinFET可将硅基CMOS技术推至7nm节点，5nm以下受量子隧穿效应限制。

FDSOI晶体管技术

• FDSOI技术通过将硅膜置于绝缘层上，降低寄生电容，提升电性能。
• 相比传统Bulk CMOS，FDSOI在功耗上节省高达40%，性能提升60%。
• 在20nm节点，FDSOI具备成本优势，预计未来将逐步替代FinFET。

超越摩尔：芯片混合集成

SoC（系统级芯片）

• SoC将系统功能集成在单一芯片上，显著降低系统成本、提升性能、减小体积。
• 应用领域广泛，包括通信、消费电子、计算机等。
• 随着技术发展，未来将集成更多模拟电路、MEMS和传感器。

SiP（系统级封装）

• SiP通过封装方式将异构芯片（如模拟、数字、射频）集成，提升集成度与性能。
• 市场规模预计2017-2025年将达419-459亿美元，主要应用于手机、可穿戴设备等。
• TSV（硅通孔）技术是SiP的重要组成部分，实现芯片垂直互连，提升封装效率。

跨越硅基CMOS：新器件技术展望

TFET（隧穿场效应晶体管）

• 利用量子隧穿效应，实现低功耗、高性能。
• 与CMOS工艺兼容，适合RF电路应用。

NEMS（纳米机电开关）

• 具备零漏电压、低温度敏感性、抗电磁干扰等优势。
• 适用于高可靠性和低功耗场景。

QCA（量子元胞自动机）

• 通过库伦耦合效应实现信息传递，是量子计算机的重要技术之一。
• 高能效、无挥发性、可编程，与CMOS兼容。

单电子晶体管与SpinFET

• 单电子晶体管利用单电子传递信号，具有高速、高密度、低功耗特性。
• SpinFET利用电子自旋方向传输信息，具备低耗散、无挥发性、可编程等优势。

其他扩展CMOS技术

• 碳纳米管FET（CNTFET）：具备良好沟道控制，适用于RF电路。
• 纳米线FET（NW FET）：直径小可实现弹道传输，性能优于CMOS。
• 原子开关：基于金属原子桥的形成与湮灭，具备高扩展性、低功耗。

产业链相关标的推荐

长电科技

• 专注于半导体封装测试，收购星科金朋后行业排名提升至第四。
• 全球市场占有率从3.9%提升至10%，拥有海思、展讯等优质客户。
• 具备SiP等高端封装技术，与产业链上下游合作紧密。

通富微电

• 大陆三大封测企业之一，与AMD合作后具备高端CPU、GPU等封装测试能力。
• 获得国家集成电路产业投资基金支持，提升在高端封测领域的竞争力。

华天科技

• 大陆三大封测企业之一，布局先进封装技术如FC、Bumping、SiP等。
• 与武汉新芯合作，拓展存储器产业链，提升市场份额。
• 成本控制优势明显，具备成为国家级高端芯片封测基地的潜力。

上海新阳

• 半导体材料行业龙头，深耕电子电镀和清洗技术。
• 供应中芯国际、无锡海力士等，布局WLP和大硅片生产领域。
• 通过并购扩展业务，未来有望成为新增长点。

风险提示

• 半导体行业增长趋缓，价格竞争激烈
• 技术研发与市场推广不及预期
• 并购整合效果不达预期
• 宏观经济不景气，影响行业景气度