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文档简介
主讲人：半导体集成电路面临的问题技术、经济、环境、供应链到安全性方面（此段话可用SmartArt图形表示）技术瓶颈：摩尔定律的终结与物理极限一一、技术瓶颈：摩尔定律的终结与物理极限问题：量子隧穿效应导致电子在栅极下泄漏，增加了电路的能耗和错误率。电流漏电和散热难题变得更加严重，影响芯片稳定性。尽管极紫外光刻技术的出现帮助突破了部分瓶颈，但进一步缩小制程依然困难重重。01制程工艺的极限一、技术瓶颈：摩尔定律的终结与物理极限随着晶体管数量增加，芯片的功耗与发热量迅速攀升。芯片中的热点问题导致处理器需要降低频率或缩短工作时间。如何平衡性能与功耗成为关键。02功耗和散热问题功耗与散热02经济压力与高昂研发成本二二、经济压力与高昂研发成本先进制程的研发和生产成本极为昂贵。例如，3纳米节点的晶圆厂建设成本高达200亿美元。生产线的复杂性增加，使得良品率下降，导致每一颗芯片的成本上升。只有少数几家厂商（如台积电、三星、英特尔）能够负担先进制程的研发成本。中小企业难以参与高端市场竞争，整个半导体产业的集中化趋势更加明显。0102制造成本攀升行业内的“赢家通吃”现象供应链与地缘政治风险三三、供应链与地缘政治风险全球供应链的脆弱性半导体产业链高度复杂，包括设计、制造、封装和测试等多个环节，依赖全球供应链的协同。新冠疫情和俄乌冲突暴露了供应链的脆弱性，导致芯片短缺和产品延迟交付。三、供应链与地缘政治风险地缘政治的影响中美之间的科技竞争使得半导体行业面临出口管制和技术封锁。一些国家推动芯片制造本地化（如美国的芯片法案和欧盟的芯片计划），但短期内难以弥补全球化生产模式的缺口。环境与可持续性挑战四四、环境与可持续性挑战芯片制造工艺极其耗能制造过程中还会使用大量的化学试剂和超纯水01高能耗与碳排放问题四、环境与可持续性挑战芯片行业开始探索使用可回收材料，但技术成熟度仍需提升。02材料的可持续供应开采问题稀有金属材料可靠性与失效问题五五、可靠性与失效问题封装和制造工艺中的缺陷，也可能在极端条件下导致早期失效。3D集成技术虽然提升了性能，但层间连接失效也成为新的可靠性问题。工艺复杂性导致的可靠性问题随着制程工艺的缩小，晶体管更加脆弱，芯片更容易受到电迁移、热应力和电离辐射的影响。01老化与失效机理02芯片在长期使用中会发生老化效应，导致性能逐渐下降，甚至提前失效。芯片设计的安全性问题六六、芯片设计的安全性问题随着芯片越来越复杂，黑客可能在设计或制造环节植入硬件后门，从而实现对系统的攻击。01硬件后门与安全漏洞未来，随着物联网设备和智能终端的普及，对加密处理器和安全模块的需求会大幅增加，以防止数据泄露和非法访问。02安全芯片的需求创新需求与未来方向七七、创新需求与未来方向量子计算、光子计算等新型计算模式，有望突破传统半导体技术的瓶颈。01新型架构的探索随着人工智能和物联网的发展，芯片需要在功耗受限的情况下处理复杂计算。边缘计算芯片和低功耗AI处理器将成为未来的重要研究方向。02边缘计算
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