20160920-中投证券-电子行业趋势热点前瞻解析系列之十二_后摩尔时代_新器件和3D集成新方案_续写无限集成之梦想_47页_1mb

中投证券电子团队行业趋势热点前瞻解析系列之十二：后摩尔时代与新器件技术发展

核心内容概述

本文围绕“后摩尔时代”展开，分析集成电路在摩尔定律指引下的发展历程，探讨其未来技术发展方向，包括延续摩尔、超越摩尔和跨越硅基CMOS三大主线，并推荐相关产业链标的。

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摩尔定律与集成电路发展

• 摩尔定律：1965年由戈登·摩尔提出，预测芯片上晶体管数量每18-24个月翻倍，成为集成电路发展的指导原则。
• 影响范围：全球约70%的半导体市场直接受摩尔定律影响，主要包括处理器、存储器和数字逻辑电路。
• 发展趋势：随着CMOS工艺进入纳米级，技术挑战日益增加，包括短沟道效应、材料极限、互连问题等。
• 成本与性能：摩尔定律使得单位晶体管成本不断降低，芯片性能提升，成本下降。

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延续摩尔：硅基集成电路的潜力挖掘

1. 传统CMOS技术的挑战

• 短沟道效应：随着尺寸缩小，漏电和功耗问题日益严重，限制了传统CMOS的进一步发展。
• 解决方案：通过工艺改进（如高K栅介质、金属栅技术）缓解短沟道效应，但无法从根本上解决。

2. 新器件技术

• FinFET：3D结构，有效解决短沟道效应，提升性能，但成本较高。
• FDSOI：全耗尽绝缘体上硅，具有更低功耗和成本优势，适合低压、低功耗应用。
• 技术比较：FinFET在7nm前具有优势，FDSOI在研发复杂性、制造成本等方面更优，预计未来将逐步普及。

3. 市场前景

• 28-14nm市场：预计2017-2025年市场规模在200-220亿美元之间。
• FDSOI市场：预计2017-2025年将占据40%-50%的市场份额，终端市场规模达419-459亿美元。

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超越摩尔：芯片混合集成技术

1. SoC（系统级芯片）

• 概念：将系统功能集成于单一芯片，提升性能、降低成本和功耗。
• 优势：支持复杂系统集成，缩短设计周期，提高可靠性。
• 应用：广泛应用于通信、计算机、消费电子等领域。

2. SiP（系统级封装）

• 概念：将多个芯片封装于一个模块中，实现异构集成。
• 技术类型：分为非TSV和TSV技术，其中TSV技术可显著提升集成度和性能。
• 市场前景：预计2018年市场规模达400亿美元，主要应用于手机、可穿戴设备等移动电子产品。

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跨越硅基CMOS：新器件技术探索

1. 新器件方向

• TFET（隧穿场效应晶体管）：基于量子隧穿效应，低功耗、高能效，兼容CMOS工艺。
• NEMS（纳米机电开关）：具有零漏电压和低温度敏感性，适合高可靠性应用。
• SET（单电子晶体管）：利用单电子信号传输，高速、高密度，适合量子计算。
• QCA（量子元胞自动机）：未来量子计算机技术之一，具有低耗散和可编程特性。
• 自旋场效应管（SpinFET）：利用电子自旋方向传输信息，兼容CMOS工艺。

2. 其他新器件

• 碳纳米管FET：具有良好的沟道控制和高线性度，适合RF电路。
• 纳米线FET：提升速度4倍，具备广泛应用前景。

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推荐标的

1. 长电科技

• 公司简介：专注于半导体封装测试，是国家重点高新技术企业。
• 优势：收购星科金朋后，市场占有率提升，客户资源丰富。
• 技术布局：布局高端封测，尤其是SiP技术，预计下半年实现盈利。
• 风险提示：半导体行业增长趋缓、公司整合不及预期等。

2. 通富微电

• 公司简介：大陆地区前三大IC封测企业之一。
• 优势：与AMD合作，掌握先进封装技术，提供高端封测服务。
• 市场前景：受益于国家战略支持，具备成为国家级处理器封测基地的实力。
• 风险提示：行业景气度不达预期、创新业务放量不及预期等。

3. 华天科技

• 公司简介：大陆半导体封装行业三强之一。
• 优势：布局先进封装技术，如FC、Bumping、SiP、TSV等，具备成本控制优势。
• 市场前景：有望深度融入存储器产业链，分享进口替代红利。
• 风险提示：行业景气度不达预期、产业链配套不达预期等。

4. 上海新阳

• 公司简介：国内半导体材料行业龙头，专注于电子电镀和清洗技术。
• 优势：供应中芯国际、无锡海力士等，布局WLP和大硅片生产。
• 市场前景：通过合作与投资，有望成为新兴增长点。
• 风险提示：全球宏观经济不景气、并购整合效果不及预期等。

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总结

• 摩尔定律推动集成电路发展五十年，目前面临技术瓶颈。
• 延续摩尔：FinFET和FDSOI等技术是未来硅基集成电路发展的关键。
• 超越摩尔：SoC和SiP技术将推动芯片混合集成，提升系统性能。
• 跨越硅基CMOS：新器件技术如TFET、NEMS、SET、QCA等有望开启新的发展篇章。
• 推荐标的：长电科技、通富微电、华天科技、上海新阳，分别在高端封测、先进封装、存储器产业链和半导体材料领域具有显著优势。