在2024年9月举行的GSA美国高管论坛上，一场专题讨论会汇聚了三星半导体执行副总裁马可·基萨里、SAP全球高科技副总裁杰夫·豪厄尔以及PDF Solutions首席执行官约翰·基巴里安。
本次讨论旨在就三个议题，对比分析全球最大半导体企业之一、最广泛应用的企业应用解决方案提供商，以及领先制造分析服务商的观点。
- 行业如何应对摩尔定律的放缓？
- 半导体供应链的运营和商业模式将受到哪些影响？
- 面对各国政府对供应链去集中的诉求，我们该如何克服由此产生的挑战？
先进计算需求强劲，人工智能、云计算和经济电气化正持续推动这一趋势。然而摩尔定律正逐渐放缓，仅靠提高晶体管密度无法实现更强的计算能力。下图数据揭示了若干值得关注的转变与变革机遇。凭借FinFET、全环绕栅极（GAA）及背面供电等创新技术，行业持续探索性能扩展的新路径。
图1：7纳米、5纳米和3纳米光刻工艺的缩放比例延续了常规的30%变化率。未来12年内，该变化率可能超过30%。
来源：IMEC
多年来，每只晶体管的成本持续下降。随后却有说法称其不仅停止下降，甚至开始上涨。PDF Solutions的专有分析表明，该说法可能缺乏数据支撑。下图预测晶体管成本将不再下降，甚至可能小幅上升。这一趋势正在改变行业运作模式，推动半导体设计走向新方向——探索3D封装、微芯片及复杂混合封装技术。
图2说明：对晶体管成本的分析证实其价格未发生变化。
来源：PDF Solutions
对奇萨里而言，从制造角度看，行业当前的首要任务是转向下一代晶体管架构——全环绕栅极技术。 "我认为这将催生诸多令人兴奋的新技术，并助力性能持续提升。此次变革最复杂的环节在于经济性考量。功耗与性能虽将持续增长，但单个晶体管的成本已趋于平稳，甚至可能因设备成本大幅攀升而实际增加。"
从成本角度来看，整个行业将真正转向系统级解决方案。而在系统层面，首选方案自然是小芯片技术，这意味着必须同时考虑互联架构。因为最终我们试图降低的不仅是单晶体管成本，还包括单比特成本和比特传输成本。 而位元传输成本不仅包含芯片内部位元与晶体管的成本，更关键的是位元在存储器与计算单元间进出的成本。这正是"互联互通"的核心所在——"我认为从互联互通的角度，无论是电气层面还是最终的硅光子层面，都将涌现大量创新成果。"
现在看看这个行业的组织方式……基巴里安提到，在他进入半导体行业初期，一切都为最终测试而设计，良率很高，而最终测试和封装过程都很简单。
当今世界变得更加复杂。微芯片的出现带来了更多的测试插入点和组件，同时也需要在供应链上下游共享数据。"如今，任何电子系统的每个层面都存在复杂性，"基巴里安指出，"即便iPhone中的红外传感器，其封装内也包含13个组件，而这还算是一个相对简单的系统。"
图#3：该图展示了单芯片封装与当今3D混合封装的供应链复杂度对比。
来源：PDF Solutions
供应链挑战日益严峻，而寻找合适的应用组合来规划和控制这些延伸流程同样充满挑战。
豪厄尔指出，工程师们正为这种趋势的走向而苦恼。他密切追踪着这一挑战的演变，将供应链比作自行车链条——它具有线性特征，从左向右延伸。 这种模式在传统采用倒序物料清单的半导体行业曾行之有效。但如今半导体供应链日益呈现沙漏形态——设计与制造两大环节形成截然不同的供应链模式。即便引入优化技术以改善物料流动，那些沿用六十年的传统物料需求计划（MRP）系统等应用仍如同黑匣子，未必能有效管理这种新兴的复杂供应链。
这促使软件公司重新思考如何应对沙漏问题。
在他看来，变革将体现在三个领域。其一是人工智能领域，新一波工具将利用生成式AI技术，帮助揭示幕后运作机制。其二是商业网络互联，通过连接众多跨企业实体，实现对扩展供应链动态的实时可视化。 "在德国，我们正见证复杂商业网络的崛起——约200家汽车行业供应商通过SAP支持的共享平台进行数据互通，"他如是说。
最后，我们需要将车间与高层管理层连接起来。目前有大量制造数据可追踪批次位置、出货时间、废品率和成品率。我们有机会将部分制造数据与业务数据整合，从而实现从车间生产状况到客户承诺的全流程衔接，进而预测收入和利润率。
因此我认为我们正迎来新一轮浪潮——新一代工具既继承了MRP的简洁优势，又融合了人工智能、海量数据及优化技术带来的精密功能。
据基巴里安称，制造环节是半导体行业数十年来试图回避的领域。"如今它已跃居核心地位，随着摩尔定律放缓改变了我们从运营和商业模式层面设计系统的方式，我们必须在运营层面作出回应。"
与此同时，随着半导体产业成为各国政府的战略要务，该行业正试图将制造基地转移至全球各地的新兴区域。 如今各国政府均将半导体视为战略产业，纷纷提供补贴吸引全球建厂。这既创造机遇也带来挑战——半导体行业擅长集中产能实现规模化生产，而当前需求是在分散产能前提下兼顾效率与规模。运用人工智能正是加速供应链学习与效率提升的最佳途径之一。
基巴里安总结道："整个行业现在有机会重新审视自身定位——如果我们能转变思维方式，重塑对制造业的认知，将迎来巨大机遇。因为数据表明，我们正在浪费世界上最昂贵的资产。" 全球最昂贵的晶圆厂实际投入生产创收产品的时长仅占60%。这是少数几个投入如此高昂却仅能达到这种生产效率的行业。这为全球半导体产业创造了实现盈利性增长的巨大机遇。"