摩尔定律将持续,还是终结?

摩尔定律将持续,还是终结?

在50年前,英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出:半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍(在1975年改成每两年)。这也被称为“摩尔定律”,在这50年间,不断有人唱衰摩尔定律走到头了,但每一次都会有新的技术突破,实现了让人惊讶的指数级增长。

摩尔定律将持续,还是终结?

在前几年,新的困难又出现了,那就是硅工艺在物理学上的障碍,当特征尺寸缩小到10nm的时候,栅氧化层的厚度仅仅只有十个原子那么厚,在那个时候会产生诸多量子效应,导致晶体管的特性难以控制。例如量子隧穿效应会非常严重,导致晶体管漏电非常严重。

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不过三星总裁在2015年的ISSCC上发表主题演讲表示:直到5nm不会有根本性困难。那5nm之后那?霍金对此总结了两点:光的有限速度和材料的原子特性。摩尔本人也对此表示赞同,即使尽一切优势来促进速度提升,但是光速会最终限制性能。

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实际上,摩尔定律更多的是有关经济(在2005年,在纪念定律诞生40周年的庆典上,摩尔写到:“摩尔定律的确是关于经济的。”),以这个速度增长可以实现利润的最大化。如果不发展新的制程,成本就会居高不下,利润也无法扩大。如果把所有资本发展新技术,就可能有破产的风险。所以,摩尔定律其实就是“投资发展制程-芯片生产成本降低-用部分利润继续投资发展制程”的最优解。也正是如此,现在高级工艺制程的研发越来越困难,研发成本也越来越高,摩尔定律才会从最开始的一年翻倍,到1975的两年翻倍,再到现在的三年翻倍。

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所以,摩尔定律并不是什么自然规律,只是一个经验总结,一种持续创新的期望。也许会变成四年翻倍、五年翻倍,即使到制程无法再进步的时候,也会逐步降低成本。


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