电子产业新发展方向的思考近四十年来，LSI(大规模集成电路)技术创新快速带动了电子产品不断向高性能、多功能发展。但是，在不久的将来，LSI的发展速度将随着“摩尔定律”的终结而放缓。不仅在技术上，在需求上电子产品也临近转折点。对电子产品的需求从追求方便性，延伸到了娱乐性与流行性等领域。而未来，随着公众普遍意识到环境、资源等全球性问题，便会要求电子产品能带来更多的社会价值。

　　LSI的历史可以追溯到1947年，贝尔实验室的威廉·肖克利、沃尔特·布拉顿、约翰·巴丁发明了晶体管。这三人也因发明晶体管而获得了1956年的诺贝尔物理学奖。此后，德州仪器(TI)的杰克·基尔比开发出了晶体管集成技术，并在1958年制作了世界第一个集成电路原型。基尔比也因此获得了2000年的诺贝尔物理学奖。

　　在IC领域，随着晶体管的细微化以及集成度的提升，可以以一定的制造成本实现较高的性能。创办英特尔的戈登·摩尔注意到这一点后，1965年在《电子》杂志上撰文称IC集成度每18至24个月增长一倍。IC不断集成发展，进而演变为大规模集成电路(LSI)。此后的LSI在40年内都按照摩尔所述的规律不断地集成化。渐渐地，摩尔的观点被称为“摩尔定律”。实际上，1971年发明的世界首个微处理器(MPU)的晶体管加工尺寸为10μm，但是，随着细微化发展，2009年加工尺寸已经达到了其1/200的45nm。

　　LSI通过追求细微化实现了不断的高性能化，使半导体产业得以高速发展。2010年，世界LSI市场规模将近3千亿美元，相当于当年除通信部分外的1.5万亿美元世界信息技术产业市场的20%。(资料来源：2010年Gartner公司公布的数据)

　　个人电脑(PC)的普及是LSI市场快速增长的原因之一。1975年面世的世界首个PC机在上世纪80年始迅速普及。PC机的微处理器(MPU)与DRAM内存等所用到的LSI随着PC机的普及，产量快速增长。

　　LSI产量增长的同时，按照“摩尔定律”，以一定的成本，快速地提升了性能，性价比中的“价格”因素得以快速降低。低成本化的LSI不仅应用于当时价位较高的PC机，还被更多的电子产品所使用。LSI尺寸越来越小，电子产品不断地向手持化、甚至移动化发展。LSI的处理速度同步提升，使更复杂的控制、高速通信、数据处理成为可能，电子产品不断向智能化发展。同时，在互联网时代，摩尔定律使得电子产品不断普及、互相联网，带动了IT产业。

　　为了实现“摩尔定律”所描述的细微化速度，需要持续不断的设备投资与研发投资。投资的经济效果由LSI基本构成因素的互补MOS型晶体管(CMOS)中的微缩理论得以保障。微缩理论是指将晶体管的长宽高与电压都变为1/2，既保障功能，又同时实现高性能化(运算速度提高两倍)与低成本化(面积缩小为1/4)的物理法则。但是，如果最小加工尺寸细微化到100nm以下时，就开始脱离微缩理论。例如，随着细微化，晶体管所采用的绝缘膜也需要随着变薄，容易发生漏电，导致耗电量增多。为了解决这些问题，开发传统器件将需要固体物理知识、新材料等其他领域的技术。

　　传统技术不能解决的课题在今后随着细微化的发展日益增加，难度也将变高。即便解决了这些课题，最终，仍会达到晶体管可正常工作的尺寸上限和加工技术的物理上限。专家公认这一上限加工尺寸为10～20nm左右，如果早的话，未来五年即将迎来这一上限值。戈登·摩尔本人在2007年英特尔开发者论坛主题演讲中讲到，随着细微化的物理限制，“摩尔定律”将走向终结。

　　但是，电子产品的大多基本性能是由LSI实现的。LSI基本因素的CMOS中尽管面临“摩尔定律”的终结，但是对电子产品的高性能化需求永无止境，LSI的发展也不会止步不前。其中，LSI技术发展开始出现三个方向。首先，追求发展至“摩尔定律”上限的“延伸摩尔定律”技术方向。也就是，前面所说的通过固体物理与新材料谋求解决上限问题。其次，不管CMOS中的“摩尔定律”是否终结，应该进一步实现高性能化，追求与CMOS不同原理的“超越CMOS”技术方向。最后，寻求在LSI中追加传感器等新功能的“超越摩尔定律”技术方向。“延伸摩尔定律”与“超越CMOS”将成为电子产品高性能化的基础，而“超越摩尔定律”将成为高性能与多功能的基础。

　　美国心理学家亚伯拉罕·马斯洛将人类的需求分为几个层次，每当满足较低层次的需求后，都会再去追去下一个较高的层次，这被称为马斯洛需求层次。按照这一说法，在人类需求下出现的电子产品也像人类需求一样，从低向高不断发展(图1)。

　　电子产品不断地满足着人类的需求乐鱼体育。需求发展到新的层次，产品也将进化到新的阶段。电子产品进化的第一阶段，主要是实现产品自身的基本性能，以方便性作为价值体现。电话、电器等为代表的基本产品所带来的方便性满足了我们的基本需求。

　　满足基本性能需求之后，我们开始对电子产品的趣味性、高级性有了更多的需求。通常，我们将这种满足个人情绪需求的价值称为文化价值。例如，1979年推出的随身听以“边走边听”的新创意得到了全世界年轻人的支持。2007年推出的iPhone拥有使用时所带来的兴奋感，在世界范围内被追捧，成为热销商品。

　　因而，电子产品所提供的价值从方便性带来的基本价值，扩展到赋予情感的文化价值。电子产品迎来了一边由基本性能所带来的便利价值，一边由文化价值所产生的个性化的时代。

　　二十一世纪的消费特征之一是环保意识的提升使得大众的购买意向偏向资源再利用、节能环保等对社会环境有益的商品。例如：垃圾处理系统、家用太阳能发电系统、混合动力车等。这一趋势下的电子产品，将会不断涌现对社会环境有益的新型智能产品。像这类产品，通常是对社会环境有益的家电——智能家电。智能家电通过嵌入新一代LSI，实现智能基础设施的互联，从而降低环境负荷，实现社会价值。尽管，二十世纪电子产品所产生的价值主要是文化价值，而智能家电在社会价值方面将做出较大贡献。智能家电的社会价值将从保护稀有资源的材料技术、节能环保的低功率技术、优化工业控制的信息技术等多领域来实现。

　　同时，随着近年来资源与能源使用量的爆炸式增长，未来全球范围内资源不足、环境破坏等问题会日益严峻。为了解决这一全球化课题，只有通过将社会基础设施高度信息化，研发智能基础设施，才能够彻底消除资源浪费。这些智能基础设施将是LSI的下一个市场。

　　智能电网就是智能基础设施之一。智能电网有效地掌握与运用用电单位的使用数据、供电单位的供电系统运行信息等日益庞大的数据，实现电力网络的智能化。智能电网需要数量级更大的数据处理能力，也将是LSI巨大的市场。而且，未来不仅仅是电力网，供水网、天然气网等资源系统也将实现智能化。还有农业基础设施、交通基础设施、医疗基础设施等的智能化也在快速发展。基础设施的智能化需要在各个场所安装传感设备。使用LSI的传感设备能够分布式处理，并将数据实时地进行反馈。实现这类大规模系统，除了LSI之外，还需要“扩展摩尔定律”所涉及的传感设备和低功率设备。

　　电子产品的基本价值是方便性。这一方便性由于LSI而得到大幅提升。但是，引导半导体产业的“摩尔定律”也正一步一步走向终结。所以，电子产品的价值也开始从降低成本、提升方便性转向文化价值、社会价值。

　　随着LSI技术发展濒临上限，社会需求也在不断发生变化，电子产品需要融合信息通信技术、环境技术、生命科学、人文科学等不同领域而发展。

　　例如，iPhone中首次出现了无按键操作概念，就是通过融合触摸屏传感器与独自的接术来实现的。接术中融合人文科学，使操作性无与伦比，使用户产生焕然一新的兴奋感觉。同时，苹果公司还提出了随时随地欣赏内容的概念，并在互联网上开设了iTunes store。可以说，iPhone正是通过硬件、互联网等系统的融合，实现了文化价值。例如，智能电网通过对电网、信息通信技术的融合实现了新的社会基础设施。如果开发建设有效利用水资源的社会基础设施，能够解决气候问题、人口问题可能引发的饮用水不足和粮食不足。而有效利用水资源的智能水网将通过给排水控制技术、信息通信技术、水资源循环利用技术、生命科学等融合而实现。

　　未来，类似的系统融合技术将成为开发电子产品的关键技术之一，在今后LSI细微加工技术发展速度放缓的情况下，它会加速电子产品的发展。

　　LSI引发电子产品的IT，使我们能够轻而易举地获取大量信息。这一时期的价值源泉体现在LSI的信息处理能力，对可瞬间获取海量信息起到很大作用。或许这一时代应该称为数据中心时代。

　　21世纪是应对资源不足、环境破坏等全球化课题的世纪。为了解决这一课题，需要解决资源需求与供给的不平衡，需要实现能源浪费的可视化。例如，应在各个场所安装传感器，实时采集信息，并对海量信息进行解析，从中挖掘最佳知识和控制技术等。因而，不仅是采集信息，还要从采集到的信息中筛选与挖掘出对社会有益的知识，可以说，知识中心时代即将到来。例如，智能电网中采集各个家庭内所安装的智能电表的电量使用数据、各地区风力发电与太阳能发电等小型发电状况。这些海量数据通过信息技术进行实时的知识管理，能够确定所需的发电量，并对电量进行合理分配，进行最高效的电网管理。在知识中心时代，对海量数据的采集和进行实时的知识管理，都离不开信息技术。

　　系统集成技术、知识中心时代的信息通信技术的发展，离不开基础的半导体器件产品。此外，目前化石能源枯竭、减少温室气体排放都是紧迫的全球性课题，需要电子产品为解决这些课题做出贡献。这样的半导体包括太阳能电池、振动发电装置、光热发电装置等新能源设备以及用于控制电流的半导体功率器件等。这些半导体器件的技术开发在未来的半导体行业将占较率。

　　其中，为了使LSI等半导体器件产生更多新的附加价值，尤其需要通过技术的融合，开发更多新功能。不断在LSI中引入传感器等技术，向能产生新价值的“超越摩尔定律”技术方向发展。

　　渗透到我们生活每个角落的电子产品，现在在技术上和需求上都面临着改变。电子产品由追求方便性而产生，通过采用LSI得以快速发展。但是，基于目前CMOS技术的LSI在不久的将来，高性能化速度将会放缓，也就是说“摩尔定律”正在终结。

　　同时，追求方便性而产生的电子产品随着不断被高性能化，充分实现了基本价值。而现在，市场需求将不断地向文化价值与社会价值扩展。未来的电子产业将追随这些变化，找到新的发展方向。20世纪末高速发展的电子产品的价值源泉为LSI，但是未来电子产品价值源泉将来自系统融合技术、知识中心时代的信息通信技术。相信未来基于这些技术与概念，必将产生更多的新电子设备，迎来新时代的电子产品发展。