ความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านซอฟต์แวร์ RF EDA ในประเทศ! เหมา จุนฟา สมาชิกสภาวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน กล่าวถึงทิศทางและเส้นทางแห่งความก้าวหน้าของวงจรรวมเฮเทอโรจีนัสเซมิคอนดักเตอร์

หน้าแรก ข่าว ข่าวอุตสาหกรรม ความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านซอฟต์แวร์ RF EDA ในประเทศ! เหมา จุนฟา สมาชิกสภาวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน กล่าวถึงทิศทางและเส้นทางแห่งความก้าวหน้าของวงจรรวมเฮเทอโรจีนัสเซมิคอนดักเตอร์

2022-03-17 286

เมื่อวันที่ 9 มิถุนายน ในงานประชุม World Semiconductor Conference และ Nanjing International Semiconductor Expo ประจำปี 2021 นายเหมา จุนฟา สมาชิกสภาวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน สมาชิกคณะกรรมการประจำพรรค และรองอธิการบดีมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้ เจียวตง กล่าวว่า วงจรรวม (Integrated Circuits หรือ ICs) เป็นอุตสาหกรรมที่มีความต้องการเชิงยุทธศาสตร์ระดับชาติ ในปี 2020 จีนนำเข้าวงจรรวมมูลค่า 350 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (และนำเข้าน้ำมันมูลค่า 176 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปีเดียวกัน) ชิปคุณภาพสูงของประเทศจีนส่วนใหญ่พึ่งพาการนำเข้า

ภาพ: เหมา จุนฟา สมาชิกสภาวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน สมาชิกคณะกรรมการประจำพรรคคอมมิวนิสต์จีน และรองอธิการบดีมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้เจียวตง

เขาระบุเหตุผลสำคัญ 3 ประการที่ทำให้เทคโนโลยีวงจรรวมของจีนล้าหลัง ได้แก่ 1. เทคโนโลยี EDA ล้าหลัง มีอัลกอริทึมที่วิจัยมามากมายในขั้นนี้ แต่กระจัดกระจาย ขาดการวางแผน การบูรณาการ และความสามารถในการจัดระบบ ความสามารถด้านวิศวกรรมซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่ยังอ่อนแอและประสบการณ์น้อย ผู้ใช้จึงเต็มใจที่จะใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์ภายในประเทศ 2. อุปกรณ์ล้าหลัง ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความสามารถโดยรวมและสภาพแวดล้อมทางการตลาด 3. อุปกรณ์และวงจรล้าหลัง วัสดุประสิทธิภาพสูงล้าหลัง และความแม่นยำและความเสถียรของกระบวนการผลิตยังไม่เพียงพอ

ปัจจุบัน ต่อให้คุณมีเงิน คุณก็ไม่สามารถซื้อวงจรรวมได้แล้ว ในเดือนพฤษภาคม 2020 กระทรวงพาณิชย์ของสหรัฐฯ ประกาศข้อจำกัดที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการซื้อผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีของสหรัฐฯ จากหัวเว่ย และในเดือนเมษายน 2021 สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรของสหรัฐฯ เสนอให้มีการควบคุมการส่งออกสำหรับบริษัทผลิตชิปของจีนทั้งหมดที่มีขนาดต่ำกว่า 14 นาโนเมตร

ในปัจจุบัน มีเส้นทางการพัฒนาหลักสองเส้นทางสำหรับชิป ได้แก่ เส้นทางที่ดำเนินไปตามกฎของมัวร์ และเส้นทางที่เบี่ยงเบนจากกฎของมัวร์ ทุกคนต่างรู้จักกฎของมัวร์เป็นอย่างดี แต่ตอนนี้เรากำลังเผชิญกับความท้าทายหลายประการ รวมถึงความท้าทายต่อข้อจำกัดทางกายภาพ ความท้าทายต่อวิธีการทางเทคโนโลยี และความท้าทายต่อต้นทุนทางเศรษฐกิจ การคำนวณต้นทุนทางเศรษฐกิจเพียงอย่างเดียวก็มากเกินไปแล้ว มีหลายวิธีที่จะหลีกเลี่ยงกฎของมัวร์ได้ นักวิชาการ เหมา จุนฟา เชื่อว่าหนึ่งในวิธีนั้นคือวงจรรวมแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (Heterogeneous Integrated Circuits)

วงจรรวมแบบเฮเทอโรจีนัสของเซมิคอนดักเตอร์จะเป็นหนึ่งในเส้นทางที่เป็นไปได้ที่ชิปจีนจะแซงหน้าในบางด้าน

ศาสตราจารย์เหมา จุนฟา กล่าวว่า วงจรรวมสารกึ่งตัวนำแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (Heterogeneous Integrated Circuits หรือ HIC) เกิดขึ้นจากการรวมอุปกรณ์หรือชิปสารกึ่งตัวนำประสิทธิภาพสูงจากกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน และอุปกรณ์รวมวงจรสูงราคาประหยัดที่ใช้ซิลิคอนเป็นฐาน (รวมถึงอุปกรณ์หรือชิปออปโตอิเล็กทรอนิกส์) เข้าไว้ในชิปเดียวกัน และรวมเข้ากับส่วนประกอบแบบพาสซีฟหรือเสาอากาศผ่านการสังเคราะห์แบบเชื่อมต่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันหรือการเติบโตภายนอก ศาสตราจารย์เหมาชี้ให้เห็นว่า วงจรรวมสารกึ่งตัวนำแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ ได้แก่ ประการแรก สามารถรวมข้อดีของวัสดุ กระบวนการ โครงสร้าง และส่วนประกอบหรือชิปสารกึ่งตัวนำที่แตกต่างกัน ประการที่สอง ใช้แนวคิดการออกแบบระบบ ประการที่สาม ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น IP และชิปขนาดเล็ก และมีโครงสร้างความหนาแน่นสูงแบบ 2.5 มิติหรือ 3 มิติ วงจรรวมสารกึ่งตัวนำแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันมีข้อดีที่เห็นได้ชัดหลายประการ ได้แก่ ประการแรก สามารถทำงานได้ซับซ้อน มีประสิทธิภาพสูง ประสิทธิภาพโดยรวมยอดเยี่ยม และก้าวข้ามขีดจำกัดประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตสารกึ่งตัวนำแบบเดี่ยว ประการที่สอง มีความยืดหยุ่นสูง ความน่าเชื่อถือสูง และวงจรการวิจัยและพัฒนาที่สั้น ประการที่สาม การรวมวงจรแบบสามมิติสามารถทำให้มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาได้ ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ค่อนข้างต่ำและไม่ถูกจำกัดด้วยเครื่องจักรลิโทกราฟี EUV

เขาได้กล่าวถึงวงจรรวมเฮเทอโรจีนัสคลื่นมิลลิเมตรโดยเฉพาะ “คลื่นมิลลิเมตรเป็นย่านความถี่ตั้งแต่ 30 G ถึง 300 G มีแบนด์วิดท์กว้างและอุปกรณ์ขนาดเล็ก ดังนั้นจึงเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการพัฒนาวงจรรวมเฮเทอโรจีนัสเซมิคอนดักเตอร์ในโลก มีเหตุผลพิเศษสามประการสำหรับผู้เล่นหลักในตลาดสามราย และความต้องการวงจรรวมเฮเทอโรจีนัสมีความเร่งด่วนมากขึ้น: ประการแรก เพื่อตอบสนองความต้องการมากมาย ตั้งแต่ 5G และ 6G ไปจนถึงการนำทางในอวกาศ การขับขี่ไร้คนขับ และระบบอัจฉริยะ เทคโนโลยีคลื่นมิลลิเมตรมีความจำเป็นตั้งแต่ในอุปกรณ์ไปจนถึงอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ประการที่สอง ระบบคลื่นมิลลิเมตรประกอบด้วยวงจรดิจิทัล วงจรอนาล็อก และวงจรไมโครเวฟความถี่วิทยุ ดังนั้นการรวมเฮเทอโรจีนัสจึงมีความเร่งด่วนมากขึ้น ประการที่สาม ความท้าทายและปัญหาที่เผชิญโดยเฮเทอโรจีนัสคลื่นมิลลิเมตรนั้นรุนแรงและซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากความถี่สูงและพารามิเตอร์แบบกระจาย จึงต้องพัฒนาจาก “ภาคสนาม” ไปสู่ภาคพื้นดิน ระยะห่างระหว่างโมดูลมีเพียงไม่กี่ไมโครวินาที และการเชื่อมต่อแน่นหนา ทำให้กระบวนการออกแบบซับซ้อนมากขึ้น”

ศาสตราจารย์เหมา จุนฟา ชี้ให้เห็นว่า ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษาเกี่ยวกับวงจรรวมสารกึ่งตัวนำต่างชนิดนั้นมีมากมาย ด้วยวงจรรวมนี้ เราสามารถพัฒนาจากกระบวนการผลิตแบบเดียวกันเพียงอย่างเดียวในปัจจุบัน ไปสู่การรวมกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันหลายอย่าง จากการรวมแบบระนาบสองมิติในปัจจุบัน ไปสู่การรวมแบบสามมิติ และจากแบบบนลงล่าง (TOP-DOWN) ไปสู่แบบล่างขึ้นบน (BOTTOM-UP) ทำให้สามารถสร้างระบบที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพสูงได้ คุณค่าของมันคือ ประการแรก เป็นแนวทางใหม่ในการพัฒนาเทคโนโลยีการรวมระบบอิเล็กทรอนิกส์ ประการที่สอง เป็นทิศทางใหม่สำหรับการพัฒนาวงจรรวมในยุคหลังมัวร์ และประการสุดท้าย มันยังเป็นโอกาสใหม่สำหรับวงจรรวมสารกึ่งตัวนำของประเทศเราในการเปลี่ยนทิศทางและก้าวล้ำการพัฒนาไปอีกขั้น

สหรัฐอเมริกาหวังว่าด้วยวงจรรวมแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน จะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าได้ถึง 10 เท่า เพิ่มขีดความสามารถและความเร็วในการตรวจจับได้ถึง 100 เท่า และลดขนาด น้ำหนัก และการใช้พลังงานลงเหลือ 1/100 ของระดับปัจจุบัน

การพัฒนาซอฟต์แวร์ RF EDA ภายในประเทศประสบความสำเร็จอย่างมีนัยสำคัญ

การออกแบบเป็นแหล่งที่มาของห่วงโซ่อุตสาหกรรม RF และซอฟต์แวร์ RF Electronic Design Automation (EDA) เป็นตัวขับเคลื่อนการออกแบบวงจร RF และเป็นรากฐานสำคัญของอุตสาหกรรม RF ในการประชุมครั้งนี้ ศาสตราจารย์เหมา จุนฟา กล่าวว่า เพื่อตอบสนองความต้องการเร่งด่วนของจีนสำหรับซอฟต์แวร์ EDA วงจร RF ที่ควบคุมได้อย่างอิสระ ทีมวิจัยของศาสตราจารย์เหมา จุนฟา รองอธิการบดีมหาวิทยาลัยเซี่ยงไฮ้ เจียวตง และศาสตราจารย์อู๋ หลินเซิง ได้พัฒนาและวางจำหน่ายซอฟต์แวร์จำลอง RF EDA ครบชุด ซึ่งได้รับรางวัลเหรียญทองวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 10 อันดับแรกของมหาวิทยาลัยจีน ในปี 2020 ทีมวิจัยของศาสตราจารย์เหมา จุนฟา ยังได้รับรางวัลโครงการด้านคลื่นความถี่วิทยุ 6G ระดับชาติอีกโครงการหนึ่งด้วย

ศาสตราจารย์เหมา จุนฟา กล่าวว่า ทีมของเขาและทีมวิจัยของศาสตราจารย์อู๋ หลินเซิง ได้ร่วมมือกับบริษัท ซินเหอ เซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยี (เซี่ยงไฮ้) จำกัด และได้รับการสนับสนุนจากโครงการ 973 แห่งชาติ โครงการวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการสำคัญระดับชาติ โครงการแผนงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเซี่ยงไฮ้ ฯลฯ พวกเขาได้เสนออัลกอริทึมการจำลองทางแม่เหล็กไฟฟ้าและฟิสิกส์หลายมิติที่มีประสิทธิภาพ และพัฒนาซอฟต์แวร์จำลองขึ้นเอง เพื่อให้สามารถออกแบบอุปกรณ์แบบร่วมมือกันโดยอัตโนมัติในหลายฟิสิกส์และหลายฟังก์ชัน จากผลลัพธ์ข้างต้น พวกเขาได้ร่วมกันสร้างคลังทรัพย์สินทางปัญญา (IP) สำหรับอุปกรณ์พาสซีฟแบบรวม และพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่างๆ มากมาย ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับการส่งเสริมและนำไปประยุกต์ใช้ในหลายสาขา เช่น การสื่อสารเคลื่อนที่ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และวงจรรวม และได้มีส่วนสำคัญในการช่วยให้จีนก้าวข้ามการปิดกั้นระหว่างประเทศในด้านซอฟต์แวร์ EDA ความถี่วิทยุ

ตามที่ศาสตราจารย์เหมากล่าว พวกเขาได้ร่วมมือกับบริษัท Xinhe Semiconductor Technology (Shanghai) Co., Ltd. และได้เปิดตัวซอฟต์แวร์ EDA สำหรับ RF เชิงพาณิชย์ภายในประเทศรวม 48 รายการ และโมเดล PDK ความแม่นยำสูง 500 รายการ นอกจากนี้ ไลบรารี IP อุปกรณ์พาสซีฟแบบบูรณาการที่เข้ากันได้กับกระบวนการของ SMIC ยังได้รับการผลิตจำนวนมากถึง 350 ล้านชิ้น ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วทำให้สามารถควบคุมเครื่องมือ EDA สำหรับวงจร RF แบบพาสซีฟได้อย่างอิสระ ปัจจุบัน ซอฟต์แวร์ EDA สำหรับ RF เชิงพาณิชย์ที่พัฒนาร่วมกันนี้ถูกใช้งานโดยลูกค้า 200 รายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ การบินและอวกาศ เรดาร์ การสื่อสาร ยานยนต์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ผู้ใช้ระบบ ได้แก่ ZTE, Huawei, Lenovo, Foxconn, Hualan, China Electronics, AVIC และบริษัทอื่นๆ อีกมากมาย และยังส่งออกไปยังบริษัทที่มีชื่อเสียงระดับนานาชาติ เช่น Cisco, Intel, IBM, Apple และอื่นๆ อีกด้วย

นอกจากนี้ นักวิชาการเหมา จุนฟา ยังได้แบ่งปันความคืบหน้าล่าสุดในด้านเรดาร์ตรวจจับท่าทาง 4 มิติ ไมโครโฟนเรดาร์คลื่นมิลลิเมตร เรดาร์คลื่นมิลลิเมตรทางชีวภาพ เรดาร์แบบบูรณาการบนชิปที่ไม่เหมือนกันในย่านความถี่ Wi-Fi และตัวกรองแบบแถบความถี่เดียว/สองแถบความถี่โดยใช้เทคโนโลยี BCB หลายชั้น

สุดท้ายเขากล่าวว่าเป้าหมายการวิจัยในอีกห้าปีข้างหน้ามุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีหลัก รวมถึงเทคโนโลยี EDA และซอฟต์แวร์ ซึ่งรวมถึงการสร้างแบบจำลองย้อนกลับและเทคโนโลยีการทำงานร่วมกันแบบหลายฟังก์ชันและหลายประสิทธิภาพ ซอฟต์แวร์ดังกล่าวสามารถวิเคราะห์และออกแบบวงจรรวมแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน 3 ชั้นและ 6 ชิป ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ถึง 325GHz ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเหล่านี้จะให้การสนับสนุนทางเทคนิคหลักที่เป็นอิสระสำหรับการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานระดับชาติใหม่และอุปกรณ์สำคัญ เช่น การสื่อสารเคลื่อนที่ อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ และการตรวจจับเรดาร์ในอนาคต เป้าหมายการวิจัยในอีก 10 ปีข้างหน้ารวมถึงการบูรณาการออปโตอิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากกว่า เรายังหวังที่จะก้าวข้ามกระบวนการเติบโตแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันและนำซอฟต์แวร์ไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างเต็มรูปแบบ

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Electronics Enthusiast" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม การนำไปเผยแพร่ซ้ำและการแบ่งปันมีวัตถุประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น

เมื่อความต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของผู้คนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ไดโอดจะกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของวงการอิเล็กทรอนิกส์ได้หรือไม่?

10,000 โวลต์!! GaN ที่ผลิตในประเทศสร้างสถิติโลกอีกครั้ง