到了2020年，許多人會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，造成了更多的遠程訪問。但頻繁的疫情和隨后的封鎖令降低了流動性的效用。 現(xiàn)在來看，2021年的疫情趨勢對技術(shù)趨勢尚不明朗，即便如此，我們認為還是有幾個趨勢值得一提。

高通全新驍龍888是臺積電5納米又一大杰作，最先進的大規(guī)模生產(chǎn)工藝技術(shù)——蘋果A14和M1已經(jīng)證明了它的強悍。它恰好也是第二個移動應用程序處理器，但Snapdragon 888在幾個關(guān)鍵功能上超過了競爭對手。

驍龍888三個主要領(lǐng)域的改進是相機能力，游戲性能和人工智能。正如Jim McGregor在Snapdragon科技峰會的報道中指出的，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top的整體性能;以及新的Adreno GPU，比上一代性能更好?！?/span>

Snapdragon 888將部署三個圖像傳感器處理器，每秒可以達到27億像素。對于普通人來說，888允許三個單獨的圖像傳感器，每個獲得4K靜態(tài)或10位HDR視頻同時。確實不賴。 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中包含一個完整的5G調(diào)制解調(diào)器。而蘋果A14則沒有這個功能。相反，iPhone 12系列使用了單獨封裝的高通X55調(diào)制解調(diào)器和SDR865收發(fā)器等高通射頻組件。 其它細節(jié)方面，驍龍888還首次支持了藍牙5.2、Wi-Fi6E（6GHz）、更精細化的OLED像素控制等。

盡管聯(lián)發(fā)科和三星很快把旗號交給了Exynos 1080，但高通似乎仍在移動領(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)方面的實力。最近有報道稱，聯(lián)發(fā)科在移動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納米旗艦應用處理器上追趕蘋果，屆時更新更強大的產(chǎn)品會應運而生。 拋開極端的性能不談，每臺最先進的移動應用處理器的第一個用例都將通過照片來顯示，而不是通過過時的家庭WiFi網(wǎng)絡上傳。不可否認，驍龍888代表了SoC發(fā)展的頂峰。 高通指出了幾個關(guān)鍵的賣點?！耙晕覀兺耆匦略O計的第6代高通AI引擎為特色，Snapdragon 888 5G提供了26個最佳性能，每瓦性能改進了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個高性能Cortex-X1核、3個Cortex-A78核、4個低功耗Cortex-A55核、1個Adreno 660、3個ISP以及第六代AI引擎，這些都預示著SoC市場的高速發(fā)展。這是很多尖端的設計，但還有一些東西要提出來。驍龍888是第一個包括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”，因為與蘋果A14的專屬設計相比，我們可能會看到更多用于SRAM緩存的芯片空間。 一些手機品牌已經(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，蘋果開始在其個人電腦生產(chǎn)線上部署自己基于arm的SoC設計。有跡象表明，微軟也將步其后塵。

去年的一個熱門話題是從系統(tǒng)片上設計轉(zhuǎn)向使用chiplets的系統(tǒng)封裝方法。在“物理距離”時代，這一趨勢在“物理距離”時代得到了充分體現(xiàn)，當時的技術(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”在一個芯片上，這種想法產(chǎn)生了許多名稱，從“chiplet”到一系列其他標簽，如經(jīng)過驗證的真正SiP或更時髦的異構(gòu)集成技術(shù)(HIT)。各種各樣的名字都吸引了很多人的注意。這個新趨勢下也同樣推動了一個新的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設計不適合國防部(DoD)或其他低容量應用程序，這就誕生了DARPA計劃，并為通用異構(gòu)集成和知識產(chǎn)權(quán)(IP)重用策略(芯片)計劃提供資金，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證的選擇。從用于高性能計算和GPU的高帶寬內(nèi)存的硅中介層2.5D設計，到如TSMC的集成扇出(InFO)晶片級封裝，目前有多種選項可用來解決廣泛的產(chǎn)品應用。

然而，要為芯片創(chuàng)造一個新的生態(tài)系統(tǒng)，還需要更多的工作，尤其是在標準化方面。這項工作不太可能在2021年完成，但預計將會取得重大進展。 為了給非soc參與者創(chuàng)造一個實用的生態(tài)系統(tǒng)，充分利用芯片方法，有必要對芯片間的通信進行一些標準化。這需要一段時間來發(fā)展，但未來一年可能會讓我們對可能出現(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IP片段整合到盡可能廣泛的產(chǎn)品用例集中。換句話說，對chiplet供應商來說，需要有一個市場。 

Synposys提出了一個高速串行互連選項，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的設計和更高的速度有望在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)?！?/span> 英特爾自2019年以來通過免版稅許可提供了先進接口總線(AIB)。AIB規(guī)范顯示2GB/s/線，目前使用的通道為40根，每個通道最多支持160根線。AIB標準是基于英特爾的嵌入式多模互連橋(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。開放領(lǐng)域特定體系結(jié)構(gòu)(ODSA)小組正在研究兩個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形成，芯片在市場上的生存能力將加快。

半導體工藝技術(shù)的FinFET時代已經(jīng)持續(xù)了很久，遠遠超過了最初路線圖的預測。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積電FinFET。此外，臺積電正在向3nm節(jié)點進發(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，來實現(xiàn)每堆更大的電流。

與傳統(tǒng)的FinFET設計相反，GAAFET允許柵極材料從四面環(huán)繞通道。三星聲稱，MBCFET的設計將改善該過程的開關(guān)行為，并允許處理器將運行電壓降低到0.75V以下。MBCFET的一個關(guān)鍵點在于該工藝完全兼容FinFET設計，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備的性能節(jié)點提高40%。三星今天還講述了其他流程節(jié)點的計劃，但沒有提供MBCFET與這些節(jié)點的比較。

美國政府似乎明白半導體行業(yè)的戰(zhàn)略重要性。國會已經(jīng)提出了一項法案，例如Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act, 或CHIPS。美國國防部也不例外，通過其國防高級研究計劃局(DARPA)創(chuàng)建了通用異質(zhì)集成和知識產(chǎn)權(quán)(IP)重用 CHIPS戰(zhàn)略計劃來驅(qū)動芯片生態(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)，期間半導體行業(yè)是其中不可或缺的一部分。毫無疑問，芯片業(yè)務是戰(zhàn)略性的，美國政府明白這一點。這些措施包括禁止美國芯片公司向中國設備制造商(主要是華為)供貨。國內(nèi)集成電路制造一直舉步維艱，特別是在先進節(jié)點上，而中國依賴于國外生產(chǎn)。盡管有些人可能認為中國發(fā)展半導體生產(chǎn)是不可避免的，但美國政府已經(jīng)選擇剝奪中國建設尖端晶圓廠所需的生產(chǎn)工具。 在消費設備和電信設備等方面，中國大陸依賴臺灣的先進工藝，因此臺積電向海思等中國大陸無晶圓廠企業(yè)發(fā)貨時受到了限制。

《紐約時報》在最近的一篇專欄文章闡述:“以同等價值衡量，臺灣是世界上最重要的地方。” 臺積電宣布在亞利桑那州建立晶圓廠，這是科技冷戰(zhàn)的一個重要里程碑。有些人質(zhì)疑這一目標的可行性，但我認為我們將在2021年看到這一目標的持續(xù)進展，盡管可能會緩慢而穩(wěn)定。

其實Intel一在考慮找代工的事情了，未來Intel會考慮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)會使用什么制程? 是Intel自己的5nm？還是臺積電的3nm？還是說使用Intel的7nm+？ Intel的進展速度已經(jīng)被臺積電甩下一大截，10nm這個節(jié)點延期延了多年直接讓Intel的先進制程研發(fā)進度被臺積電和三星反超，當然這里面也和Intel的10nm目標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，先進制程的研發(fā)難度和費用會越來越大，IDM確實很難再和“多家Fabless+一家Fab”的組合對抗，后者的靈活性會高于前者，后者一年代工的芯片數(shù)量可以做到遠多于前者。 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)向臺積電的話，可能后面先進制程的產(chǎn)品可能都會逐漸轉(zhuǎn)向臺積電，既然越到后面研發(fā)難度和費用越來越高，那不如集中力量推動一家或者兩家專門的Fab把先進制程的路子走出來，同時也不會因為制程上的卡殼落后于競爭對手。