老叶看全球规模最大的半导体展，今年发出了什么信号？

这次上海半导体展的学习之旅，由于收获满满，我将分为两部分来介绍这次的SEMICON CHINA 2018，第一部分将介绍宏观的半导体科技与应用，第二部分则会针对化合物半导体的技术与应用还有Micro LED的最新进展跟大家分享。

老叶的上海之行与SEMICON CHINA 2018上海半导体展

这次规划的上海之行，为了见见多年不见的老友-华中科技大学陈长清教授，与了解一下他们实验室最新的UV LED成果，特地在武汉停留了一天，谈谈LED的过去与现在，也看到了LED未来的一些新蓝海市场，见证了武汉飞速的发展。也领略了光谷源源不绝的创新公司与人才培育。走马看花的武汉一日行，是远远不够的，也许下次再来到这里，除了到华中科大帮学生上课之外，我一定会细细的观察与深入了解这个城市吧！武汉离别之时想起了“黄鹤楼送孟浩然之广陵”这首诗，感觉非常贴切形容这次上海行，由于找不到李白的后代付版权费，我只好对李白先生说声不好意思了：

故人西辞黄鹤楼，烟花三月申城聚；

飞驰电车片刻至，惊见沪城天际楼。

图一、上海的天际线就像中国的高速发展，始终是三月一小变，一年一大变

上海，我又来了！每年三月中旬的SEMICON CHINA上海半导体展是我唯一不变的行程，而这次上海行的收获颇为丰硕，除了分享自己在光电半导体的行业经验以外，更见证了中国大陆半导体产业的腾飞，根据这次展会几个半导体大佬们宏观的行业报告，我听完这些报告之后，给大家一个大致的轮廓吧！

在刚刚过去的2017年，全球半导体市场行业竞争加剧，而随着摩尔定律在近几年逐渐逼近极限，云计算、大数据、物联网、人工智能等新兴应用领域又开始了新一轮的竞逐，各大重量级的半导体玩家已经蓄积技术与资本，准备在这些领域大干一场，全球的集成电路产业由此进入了发展的重大转型期和变革期。作为全球最大集成电路消费市场的中国，不论地方或中央，都意志坚定地要在一定时间内追赶上韩日美的技术与规模。近年来，中国半导体产业一直保持两位数的增速就是这个意志的展现，所以三十岁的SEMICON CHINA 当之无愧连续6年成为全球最大、规格最高的半导体行业嘉年华，半导体细分市场的竞争格局正在加快与重塑，中国在制造、设计与封测三大支柱产业发展也日趋均衡。

也许中国半导体的理想是美好的，但是现实是残酷的，如图二所示，半导体芯片在每年一千多亿美元的超级贸易逆差之下，中国需要最快的的时间将自己的IC产业与世界的距离拉近，所以世界的半导体精英越来越重视SEMICON CHINA,开始以这里作为他们的舞台，竞逐这个世界上最重要的市场，在世界级的对手面前，中国的半导体企业还需要努力再努力！

图二、中国最大的贸易逆差是什么？不是原油，而是半导体芯片

另外，这次展会对化合物半导体的砷化镓与氮化镓的关注也越来越多，随着化合物半导体技术的突破，应用也越来越广；LED业界最近谈论的Mini与Micro LED也越来越受关注，LED在过去几年被冷遇之后，似乎找到了被关注的亮点；去年苹果iPhoneX引入3D感测技术之后，3D与砷化镓VCSEL在光通信之后又进入大家的目光焦点；虽然化合物半导体在SEMICON CHINA始终都不是主角，但是今年给我感觉三五族材料已经可以算是耀眼的配角了。

最后当然不得不提的是我们国产半导体设备商，在大国重器的扶持与激励之下，国产半导体设备跃跃欲试，欲与世界争雄的雄心也在这次展会展露无遗。

图三、中国半导体产业链在政府的扶持之下，已经初具规模

半导体是什么？它如何深刻地影响着我们的生活？

大家对半导体的认识可能就是以硅材料为代表的集成电路产业，事实上广义的半导体是一个很大很广的产业集群：集成电路、功率器件、光伏发光器件、传感器、光感测与显示产业都可以归类为半导体产业，而目前与未来的科技趋势如IoT、AR/VR、智能交通、人工智能、大数据、5G、机器学习等新兴应用市场，都需要半导体技术。

目前中国大陆的学术界以半导体的世代来分类，如图三所示，从以硅（Si）为代表的第一代半导体开始，到以砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体，再到以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）宽禁带材料为代表的第三代半导体，虽然材料特性越来越优越，但是工艺与技术路线却越来越多样与分歧。

为了要让大家对这三种半导体有感觉，我尝试一下用具体形象的方式来简单说明这些半导体材料与应用，这样大家对半导体的重要性就更加清楚明了：

我认为第一代半导体就像一个人的大脑，因为记忆，思考与运算都在这里进行，就像集成电路芯片一样，不但可以储存信息（RAM），也可以做运算与辨识（CPU与GPU），未来更可以深度学习（ASIC）；

第二代半导体就像一个人的神经网络（有线与无线通讯）与感官组织（光感测），可以利用它来感受与传输外面的信息与影像到我们的大脑；

第三代半导体就像一个人的肺，心脏与消化系统（功率器件），将能量有效率的转换成源源不绝的动力，让我们可以生生不息地活在世界上。

图四、中国大陆学术界对半导体的分类

所以，第一代半导体的集成电路，赋予计算机与手机和未来的自动驾驶汽车等等电子产品们高速运算的芯片，第二代半导体除了3D感测的砷化镓红外光源，还有4G与未来5G通信用的砷化镓功率放大器（PA），让人与人之间沟通更顺畅。第三代半导体除了半导体照明之外，氮化镓与碳化硅的功率器件在电力电子与新能源交通运输方面可以降低电力转换损耗，让能源使用更高效，当然未来5G的无线基地台、无线局域网络 (WLAN)

与5G通信，高电子迁移率晶体管HEMT也会扮演非常重要的角色。

这就是人类对半导体科技的依赖，除非我们远离喧嚣，进入山林过着桃花源记般遗世独立的生活，否则你永远离不开半导体！

慕尼黑上海电子展与SEMICON CHINA 2018上海半导体展的焦点？

这两个展会在同一时间同一地点但是不同展馆进行着，一个是围绕半导体与集成电路产业链，一个是应用半导体科技所衍生的新产品与新技术的展示，例如今年的半导体展聚焦AI人工智能以及半导体设备和材料，探讨半导体将如何开启并促进AI的革新与发展，人工智能又将如何借助深度学习、大数据与云计算、机器视觉以及AR/VR来实现现实功能，从而进一步提升智能制造与智能生活，以车用电子为例，半导体展谈论的重点是人工智能芯片如何整合智能驾驶，能够同时对行人、机动车、非机动车、车道线、交通标志牌、红绿灯等多类目标进行精准实时监测与识别。

而电子展则偏向应用，例如智能汽车电子：以“AI Inside”为主题，Mobil eye 与ADAS 技术的开发和应用，如何利用高精地图技术、摄像头和传感器技术完成自动驾驶系统的开发都是这个展会聚焦的重点。除了上述的例子之外，慕尼黑电子展的另一个重点就是智能制造、智能物流的智慧工厂，而除了自动驾驶技术之外，汽车电子也是重点，尤其是高性能存储器、感应电机、连接器、ADAS、激光雷达等技术解决方案和应用案例的展示与介绍，而从汽车座舱的虚拟仪表数字屏点触式交互，到语音识别、手势识别、面部识别，到最新研发的芯片、MEMS、传感应用产品和技术都有让人耳目一新的展示。

图五、慕尼黑上海电子展，围绕着物联网主题，厂商纷纷提出解决方案

当然，半导体设备和材料一直是半导体展的重头戏和热点，尤其是中国半导体产业国产化的中坚们。北方华创过去专注等离子刻蚀与镀膜设备，借助在LED与化合物半导体市场的成功，利用SEMICON CHINA这个专业化、国际化平台，开始渗透国内集成电路设备的市场；中微半导体的刻蚀机不但突破了5纳米工艺的极限，他们MOCVD的销售更打败国际大厂Veeco与Aixtron，成为国内LED芯片厂最大的MOCVD设备供应商。

半导体集成电路技术的极限

最近的一段时间里，随着工艺的进一步演进，业界又开始产生了对晶体管能否继续缩进产生了疑惑，这个疑虑不是现在才开始的，早在将近二十年前的1999年，当晶体管闸极宽度进入35纳米的时候，人们就开始担忧摩尔定律的终结，High-K和Fin-FET技术（*注：这两个技术的科普可在行家说上搜索老叶曾发表的《搞懂集成电路，未来的世界你将不再陌生》）的出现对摩尔定律的延续发生了重要的作用，并一再打破了过去专家对行业的预测，尤其是美国加州伯克莱大学胡正明教授发明的fin-FET技术，对摩尔定律能延续至今居功至伟，而今年的关注点跟20年前很像，就是摩尔定律是终结？还是继续？也只有二十年前创造奇迹的IC技术大神可以跟大家解惑吧，在CSTIC 2018的大会上，他发表了《Will Scaling End？What Then？》的演讲，吸引半导体业界所有的目光，是这次SEMICON CHINA 2018的高潮。

图六、胡正明教授的主题演讲

技术细节可能不是大家所关注的，所以我略去技术细节的说明，不过胡教授的结论出乎大家预料，一般做技术的人比较执着，会一直继续挑战极限，用今日之我挑战昨日之我，君不见蓝光LED发明人中村修二教授认为激光LD会取代LED，继续挑战海兹定律，结果有点为技术而技术，钻进了只看技术不看成本与效益的死胡同。

但是胡教授表示，晶体管微缩会变得越来越慢，一方面因为原子的尺寸是固定的，会达到物理极限；另一方面光刻和其他制造技术变得越来越昂贵，所以再挑战极限对IC的发展已经意义不大了，他认为通过器件创新，cost-power-speed能够继续改进，也就是集成电路性价比会一直提高，这个Cost-Power-Speed不就是中国制造的强项吗？

图七、半导体三雄的竞争已经类似军备竞赛，尤其是贵的离谱的ASML光刻机，正如胡教授所言，物理尺度的极限与光刻技术的投资，技术将不再是IC的主旋律

这就是我认为的科技业的中国轨道。根据胡教授的说法，IC这个行业已经跟LED、光伏与LCD一样即将进入科技业的中国轨道了。

什么是科技业的中国轨道？这是我发明的名词，就是一个高科技行业，在发展到一定程度之后，当技术突破已经接近极限，但是因为价格原因还是无法被一般老百姓享受这个高科技产生的果实，这个行业一定会进入中国轨道，只要进入中国轨道，全球的普罗大众都可以享受这项高科技带来的产品与服务。有时候我会想，中国人也许在原创的发明创新不强，但是因为有我们的中国轨道，全世界不分贫富贵贱都享受到了科技创新带来的红利，这不就是中国对世界的最大贡献吗！

图八、半导体科技已经进入中国轨道了吗？胡教授隐约给出了答案

科技的终极目标与人类的未来

人类是个很有趣的动物，中国人说生肖属猪的人最有福气，因为他们说猪不用工作，只要吃与无忧无虑过日子就好了，人类的发展不就是往这个方向走吗？从狩猎到农牧，农牧到工业，工业再到信息时代，信息时代再进化到万物互联的大数据时代，每个时代的进步，象征着人类有更多余的时间来利用，也许大部分的人庸庸碌碌，但是少部分的精英与天才利用这些时间继续创造与发明，继续将人类多余的时间最大化，一直到现在还没有停止。

我以前认为，发展科技的目的就是解放人类在重复无聊工作与无意义时间的浪费，让人去做更有意义的事情，可惜现在的科技发展却往相反的方向，大部分人的价值越来越低，只有非常少的人掌握资源，他们利用科技掌握一切，让大部分的人越来越无用，越来越像是中国十二生肖的最后一个，越来越多的宅男宅女，越来越多的低头族与键盘侠，越来越多无事可做的人，尤其是年轻人，科技进步本来是要让人类有更多的时间做更有意义的事情，但是结果却相反的让人类不知如何打发时间，只能沉迷在虚拟与越加孤立的自我世界，我想这应该不是当初科学家想要的结果吧！难怪刚刚过世的霍金先生要人类警惕人工智能，因为随着时间进展，人类会越来越退化，思考会越来越钝化，而人工智能却可以经过深度学习的淬炼，越来越像超人或神一样的主宰着我们未来的人类，这不是危言耸听，而是很多先知的警示良言！所以特斯拉汽车的马斯克之所以伟大，就是他可以突破现有科技的局限与束缚，带领我们人类去开拓未知的领地，让人类继续超越自己，就算千夫所指与粉身碎骨也在所不惜。

人类何去何从？也许五十年内就可以揭晓，我们没有悲观与乐观的权利，因为我们已经身在其中！

图九、五十年内，人类会像未来简史所描述的样子吗？

好了，这次就先说到这里，下一篇我将重点聊聊化合物半导体的发展以及Micro LED的进展。

*注：本文由行家说APP与行家专栏作者叶国光联合出品。谢绝任何未经许可的转载。授权或者加入芯片封装群，请联系微信号：hangjia199

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