科技巨头推动半导体制程技术新蓝图

shuszhao

为了使其业务优化，包括Facebook、Amazon、微软和Google等“超大规模业者”(hyperscaler)开始出现在一些半导体产业界的展会以及各种大小聚会，积极参与半导体制造供应链...

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来自Facebook、亚马逊(Amazon)、微软(Microsoft)和Google等因特网和云端运算巨擘的多位代表与工程师团队们“大阵仗”地现身日前的国际半导体展(Semicon West)，他们关注现场动态、听取简报，并针对最新的制造工具和半导体制程技术“品头论足”一番。
尽管在这些所谓的“超大规模业者”(hyperscaler)中有一、两家参与半导体展的情况并非前所未有，但如今“四大天王”像这样一次全部出现却不寻常，看来“案情并不单纯”。
“硬件再度变得迷人了，”VLSI Research首席技术官G. Dan Hutcheson说：“业界多半认为现在是『软件为王』的时代。但事实上，软件还是要靠硬件才能有效地执行。”G. Dan Hutcheson同时也是长期观察这一产业的资深半导体资本设备分析师。
超大规模业者的出现——以及他们的“深口袋”，对于这个在产业明显衰退期间举办的一场活动来说，就像带来了一缕阳光。来自这些公司的工程师们大阵仗地出现在展场上，更证明了这一点：尽管半导体产业目前在供需曲线上的处境困难，但在隧道尽头仍有着一盏明灯：未来还将会制造更多、更多的芯片。
像Google和Facebook这样的“大咖”通常不爱自己亲自出马，多半透过其程序设计团队开发的复杂软件算法来达到目标。他们当然不会自己去制造半导体，也不期待很快会这么做。那么，为什么这些拥有数十亿用户的“大咖”会对于在批次溅镀工具上边缘沉积层厚度规格这一类深奥的设备表现得如此感兴趣？
近年来，这些所谓的“超大规模业者”陆续派出更多的人员参加像Semicon West这一类的展会，以一种大部份系统OEM从未曾有过的方式，表现出渴望参与半导体制造供应链的态度。他们不仅设计自家芯片，而且还摩拳擦掌、跃跃欲试，准备好与设备、材料和设计软件供货商分享他们的想法，协助推动半导体制程技术进展。
大约从三年前开始，Hutcheson和他在VLSI Research的同事们注意到包括Google等科技巨擘经常出现在Semicon West以及一些半导体制造业界的各大小聚会上。他将这些公司称为“超垂直业者”(hyper-verticals)，因为这些公司传承了1970-1980年代垂直整合业者的精神，当时如AT&T、通用电气(General Electric)与通用汽车(General Motors；GE)等公司都拥有自家晶圆厂并自行制造芯片。然而，到了1990年代，随着无晶圆厂模式崛起，这些晶圆厂几乎逐渐消声匿迹。
经过Hutcheson的多方探询，终于知道像Google和IBM等公司已经无法仅从软件取得所需的进展了。为了使其业务优化，他们必须要一路掌握到最基本的组件，了解芯片究竟如何演进。
对于这些科技巨擘来说，现成的组件或甚至是像英特尔(Intel)等公司开发的高阶微处理器还不够。Hutceson说，“传统芯片都是由芯片制造商以建构模块的方式销售，就只能使其达到目前的发展。这就是我在三年前看到的，因此，这些业者开始说硬件才是未来。但当你听到一家软件业者跟你说硬件才是未来时，可能会有点惊吓。”

“超垂直业者”名单持续增加中…


在那之后的几年来，Facebook和Amazon等其他公司陆续被添加到Hutcheson的“超垂直业者”名单中。但竞相开发自家深度学习加速器只是在“火上浇油”，因为这些超大规模业者有的是钱，只要处理的交易越多，就能提供更多的广告服务，钱滚钱也会越来越多。
Hutecheson说“人们倾向于将云端视为IT的一种扩展。但不同的是，IT是组织的成本中心。而在云端公司，它是利润的中心。”
当然，供货商们已经注意到客户的客户想要什么。尽管他们的芯片最终同样将交由代工厂制造，但超大规模业者“有钱就是任性”。Google、亚马逊和Facebook光是去年的总收入就超过4,000亿美元。
Hutcheson表示，半导体设备制造商——尤其是像应用材料(Applied Materials)和ASML等先进设备制造商，他们正试着了解这些超垂直业者的需求，以便聚焦于新的工具开发任务。“现在这些高阶公司开始发展自己的要求，因而也带动了设备的发展。”
例如，应材在Semicon West推出了新的Endura物理气相沉积(PVD)平台，该平台是专为云端运算和物联网(IoT)所使用的新型内存技术而开发的。在这些设备中，Endura Impulse PVD系统具有多达七个沉积反应室，适用于生产新兴的非挥发性内存PCRAM和ReRAM，可望为人工智能(AI)时代提供高性能、低功耗的嵌入式内存。
Hutcheson说：“这是一款针对特定制程的工具，接下来你还会看到更多这一类与整个供应链密切相关的消息陆续发布。”
应用材料公司总裁兼执行长Gary Dickerson介绍，Endura新系统的开发是应材与更广泛的客户和合作伙伴生态系统建立联系并与其合作的例子，以了解业界需要哪一类型的技术以及可能实现哪些制程能力。他说，随着业界的进展从完全由摩尔定律的微缩所推动，逐渐转向依赖新材料和新架构实现创新的新剧本，这将有助于决定哪些公司能够成功地向前进展。
Dickerson说：“现在，我们正在思考如何共同优化所有不同的能力。新的Endura系统是我们如何结合不同技术以及设计一种当今无法实现的结构之最佳照。”
Hutcheson同意这个看法。“我们已经看到越来越多的关联性了。”
无论是“超大规模业者”还是“超垂直业者”，这些重量级科技大咖的AI芯片开发将会在未来的半导体制程技术上发挥越来越重要的作用。在亚马逊、Facebook、Google以及微软等“四大天王”之外，还有中国的百度(Baidu)、阿里巴巴(Alibaba)与腾讯(Tencent)等号称“中国因特网三巨头”(BAT)。除此之外，还有十多家公司也希望有朝一日能够设计出自家的深度学习加速芯片。

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