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主講人：半導體集成電路面臨的問題技術、經濟、環境、供應鏈到安全性方面（此段話可用SmartArt圖形表示）技術瓶頸：摩爾定律的終結與物理極限一一、技術瓶頸：摩爾定律的終結與物理極限問題：量子隧穿效應導致電子在柵極下泄漏，增加了電路的能耗和錯誤率。電流漏電和散熱難題變得更加嚴重，影響芯片穩定性。盡管極紫外光刻技術的出現幫助突破了部分瓶頸，但進一步縮小制程依然困難重重。01制程工藝的極限一、技術瓶頸：摩爾定律的終結與物理極限隨著晶體管數量增加，芯片的功耗與發熱量迅速攀升。芯片中的熱點問題導致處理器需要降低頻率或縮短工作時間。如何平衡性能與功耗成為關鍵。02功耗和散熱問題功耗與散熱02經濟壓力與高昂研發成本二二、經濟壓力與高昂研發成本先進制程的研發和生產成本極為昂貴。例如，3納米節點的晶圓廠建設成本高達200億美元。生產線的復雜性增加，使得良品率下降，導致每一顆芯片的成本上升。只有少數幾家廠商（如臺積電、三星、英特爾）能夠負擔先進制程的研發成本。中小企業難以參與高端市場競爭，整個半導體產業的集中化趨勢更加明顯。0102制造成本攀升行業內的“贏家通吃”現象供應鏈與地緣政治風險三三、供應鏈與地緣政治風險全球供應鏈的脆弱性半導體產業鏈高度復雜，包括設計、制造、封裝和測試等多個環節，依賴全球供應鏈的協同。新冠疫情和俄烏沖突暴露了供應鏈的脆弱性，導致芯片短缺和產品延遲交付。三、供應鏈與地緣政治風險地緣政治的影響中美之間的科技競爭使得半導體行業面臨出口管制和技術封鎖。一些國家推動芯片制造本地化（如美國的芯片法案和歐盟的芯片計劃），但短期內難以彌補全球化生產模式的缺口。環境與可持續性挑戰四四、環境與可持續性挑戰芯片制造工藝極其耗能制造過程中還會使用大量的化學試劑和超純水01高能耗與碳排放問題四、環境與可持續性挑戰芯片行業開始探索使用可回收材料，但技術成熟度仍需提升。02材料的可持續供應開采問題稀有金屬材料可靠性與失效問題五五、可靠性與失效問題封裝和制造工藝中的缺陷，也可能在極端條件下導致早期失效。3D集成技術雖然提升了性能，但層間連接失效也成為新的可靠性問題。工藝復雜性導致的可靠性問題隨著制程工藝的縮小，晶體管更加脆弱，芯片更容易受到電遷移、熱應力和電離輻射的影響。01老化與失效機理02芯片在長期使用中會發生老化效應，導致性能逐漸下降，甚至提前失效。芯片設計的安全性問題六六、芯片設計的安全性問題隨著芯片越來越復雜，黑客可能在設計或制造環節植入硬件后門，從而實現對系統的攻擊。01硬件后門與安全漏洞未來，隨著物聯網設備和智能終端的普及，對加密處理器和安全模塊的需求會大幅增加，以防止數據泄露和非法訪問。02安全芯片的需求創新需求與未來方向七七、創新需求與未來方向量子計算、光子計算等新型計算模式，有望突破傳統半導體技術的瓶頸。01新型架構的探索隨著人工智能和物聯網的發展，芯片需要在功耗受限的情況下處理復雜計算。邊緣計算芯片和低功耗AI處理器將成為未來的重要研究方向。02邊緣計算

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