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摩尔定律:始于半导体 终于物理极限?

OFweek电子工程网 中字

在信息技术发展浪潮中,浪潮涌起的高度的衡量一度成为业界的“心患”。换句话说,如何估量信息技术进步的速度成了困扰业内人士许久的难题。籍此背景之下,英特尔创始人之一戈登·摩尔通过大量数据调研整理,于1965年,正式提出“摩尔定律”。迄今为止,此定律已历经了半世纪风雨,对于半导体产业发展,更是产生了不可磨灭的作用。

何为“摩尔定律”?

在文章《让集成电路填满更多的组件》中,摩尔预言,半导体芯片中集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。随后不久,摩尔另外撰写论文声明,将“每年增加一倍”修改为“每两年增加一倍”。详细地说,摩尔定律即为:当价格不变时,半导体芯片中可容纳的元器件数目,约两年便会增加一倍,其性能也将同比提升。

当然,通过后来数十年的数据证明,半导体芯片中可容纳的元器件数目,约18个月便将增加一倍(即摩尔前后预测的平均值)。对于此,摩尔表示,他并未提过“每18个月增加一倍”推论,而且根据其数据图显示,这个变化周期便是24个月。

事实上,作为一种对发展趋势的分析预测规则,摩尔定律一直在质疑与自我证明中徘徊。由于集成度与晶体管价格成反比的特性,使得摩尔定律成为了经济学效益的一种推测手段。以晶圆厂生产IC为例,在制程技术不断进步的前提下,每隔18个月,IC的产量将提升一倍,换个角度来看,其成本将降低50%。与此同时,在半导体行业制程技术发展的过程中,摩尔定律渐渐成为衡量半导体行业发展脚步的一道标杆,如果每个18个月半导体企业的制程工艺未达到摩尔定律预测的数据,那么对不起,有可能你已经“Out”了(即落后于目前半导体行业的平均水平),从这方面来看,这种推测方式对于半导体行业的经济效益研究起到了一种良好的辅助作用。

摩尔定律的质疑与自我证明

迄今为止,摩尔定律“问世”已然五十载有余,在半导体芯片制程工艺水平飞速提升的同时,人们不禁有些疑问,半导体芯片单位面积可集成的元件数量最终将达到多少?摩尔定律会一直存在下去吗?

其实,半导体芯片单位面积可集成的元件数量最终将达到多少这个问题并没有明确的答案,但据专家预测,半导体芯片制程工艺的物理极限为2-3nm,以此推算,摩尔定律似乎也只能“存活”10年之久。

摩尔定律:始于半导体 终于物理极限?

摩尔定律会不会过时?摩尔定律还能生存多久?这个话题已经探讨了数十年之久,比如当半导体芯片主流制程技术为90nm时,有人认为45nm将成为物理极限;当制程技术达到45nm时,有的观点认为22nm将成为极限。有句俗语叫作“好刀不怕磨”,摩尔定律正是这把好刀。

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