摩爾定律讓位

　　在日前舉辦的Globalpress 2006全球電子峰會(huì )的開(kāi)幕式上，IBM董事、副總裁兼CTO——Bernie Meyerson博士做了主題發(fā)言，他聲稱(chēng)摩耳定律從經(jīng)濟性的角度來(lái)說(shuō)仍然適用，但從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)已很難實(shí)現。 

　　摩耳定律的經(jīng)濟性——即在每平方毫米的硅片上排列越來(lái)越多的晶體管——可以持續地按照

比例降低成本。但是，目前功率已成為制約摩爾定律的一大因素?！澳Χ刹](méi)有指明把芯片做得更小更快的工藝，” Meyerson說(shuō)，“它只是說(shuō)明芯片可以做的更快，價(jià)格可以更便宜?，F在我們在挑戰基礎物理學(xué)的某些領(lǐng)域，比如技術(shù)革新?！?nbsp;
　　Meyerson還提到了Robert Dennard，后者于1968年就職IBM公司期間發(fā)明DRAM。他同時(shí)也對縮放比例定律做出了貢獻，縮放比例定律認為，隨著(zhù)芯片上晶體管數量的增加，功率密度必須保持不變。過(guò)去，通過(guò)在每一個(gè)不斷發(fā)展的工藝節點(diǎn)上降低內核電壓來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)；由于功率與電壓的平方成正比，這種方法被證實(shí)是一種有效的途徑。 

　　但是，Meyerson說(shuō)：“在經(jīng)過(guò)了25至30年的有效適用之后，縮放比例定律，在130nm工藝節點(diǎn)出現了問(wèn)題，一個(gè)1.2nm的氧氮門(mén)柵僅為5個(gè)原子層厚。沒(méi)有人能夠對一個(gè)晶體管的所有部分進(jìn)行縮放，而且原子也無(wú)法進(jìn)行縮放。因此，我們不再遵循縮放比例定律。你也可以繼續遵循摩耳定律，但是功耗和散熱量將快速上升?！?nbsp;

　　Meyerson認為，“我們需要新的結構和新的方法?！边^(guò)去性能是主要限制因素，而現在則是功率。過(guò)去有效功率是最重要的參數，而現在是后備功率。過(guò)去我們以GHz來(lái)衡量性能，而現在我們注重的是整體系統性能。過(guò)去我們建立統計學(xué)行為模型；而現在更多體現的是原子級別的特性，因而不可能再去統計其行為模式。物理成分已經(jīng)改變了，因而，進(jìn)行半導體設計的方法也必須改變。 

　　作為技術(shù)革新的例子是將硅拉緊會(huì )使電子沿著(zhù)拉力的方向更快地移動(dòng)。緊縮硅可使硅的基本性能提高35%。 

　　Meyerson同時(shí)也對晶體管材料提出了一些觀(guān)點(diǎn)： 

　　★布線(xiàn)：內部連線(xiàn)技術(shù)的縮放也不能一直發(fā)展下去。新的物理現象是：我們正碰到一些基本的限制。當你想得到更小的互連尺寸時(shí)，電阻率將呈非線(xiàn)性比例迅速增大。 


       ★絕緣體：如果低K絕緣材料太小的話(huà)，有可能斷裂。必須進(jìn)行技術(shù)革新來(lái)使得這些材料不易折斷。 


　　★隨機摻雜效應：由于晶體管很小，摻雜性原子相對也很少。但是這些少數原子的隨機波動(dòng)可能極大地改變器件的特性。 


       ★DFM逐漸成熟：縮放比例定律的終結驅動(dòng)著(zhù)對更高級制造工藝的需求。 


　　以上這些因素使得全盤(pán)設計方法成為必需。Meyerson說(shuō)，在縮放比例的驅動(dòng)下,從1998年到2003年，每年芯片性能平均提升90%。2004年以后，這種提升是靠集成來(lái)實(shí)現的。例如，多核技術(shù)能提高20倍的性能，這是靠同時(shí)運行20個(gè)處理器實(shí)現的。 

　　維持縮放比例的一個(gè)策略是在系統級上進(jìn)行規模集成。一個(gè)例子就是IBM的深藍超級計算機。當它剛問(wèn)世時(shí)，體積就比其它超級計算機小100倍，功耗也只有它們的1/28。 

　　Meyerson以單元處理器為例說(shuō)明了處理器發(fā)展的兩大趨勢：在一塊芯片上集成多個(gè)內核，以及與合作伙伴結盟以分擔技術(shù)革新的費用。自從20世紀60年代以來(lái)，研發(fā)的ROI一直快速下滑?！敖Y成合作關(guān)系是解決這一問(wèn)題的一大關(guān)鍵。財政現狀正使工業(yè)朝著(zhù)加強技術(shù)革新聯(lián)盟的方向發(fā)展。我們必須在IP方面進(jìn)行合作，實(shí)現平臺全球化和特性差異化?！?nbsp;