摩爾定律“壽終正寢” 半導體行業(yè)發(fā)展靠什么？

　　《自然》雜志刊文稱(chēng)，將于下月發(fā)布的下一份半導體技術(shù)路線(xiàn)圖將采用完全不同的方法。早在2014年，國際半導體技術(shù)路線(xiàn)圖組織已經(jīng)決定，下一份路線(xiàn)圖將不再依照摩爾定律?！　?/p>本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201602/287058.htm

 在“患病多年”后，摩爾定律于51歲“壽終正寢”。

　　1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng )始人戈登-摩爾(Gordon Moore)觀(guān)察到，集成電路中的元件集成度每12個(gè)月就能翻番。此外，確保每晶體管價(jià)格最低的單位芯片晶體管數量每12個(gè)月增長(cháng)一倍。1965年，單位芯片50個(gè)晶體管可以帶來(lái)最低的每晶體管成本。摩爾預計，到1970年，單位芯片可集成1000個(gè)元件，而每晶體管成本則將下降90%。

　　在對數據進(jìn)行提煉和簡(jiǎn)化之后，這一現象就被稱(chēng)作“摩爾定律”：?jiǎn)挝恍酒w管數量每12個(gè)月增長(cháng)一倍。

　　摩爾的觀(guān)察并非基于任何科學(xué)或工程原理。這僅僅反映了行業(yè)發(fā)展趨勢。然而，在隨后的發(fā)展中，半導體行業(yè)并沒(méi)有將摩爾定律當作描述性、預測性的觀(guān)察，而是視為規定性、確定性的守則。整個(gè)行業(yè)必須實(shí)現摩爾定律預測的目標。

　　計算設備體積隨著(zhù)半導體工業(yè)發(fā)展呈指數式縮小

　　然而，實(shí)現這一目標無(wú)法依靠?jì)e幸。芯片開(kāi)發(fā)是一個(gè)復雜過(guò)程，需要用到來(lái)自多家公司的機械、軟件和原材料。為了確保所有廠(chǎng)商根據摩爾定律制定同樣的時(shí)間表，整個(gè)行業(yè)遵循了共同的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖。由英特爾、AMD、臺積電、GlobalFoundries和IBM等廠(chǎng)商組成的行業(yè)組織半導體協(xié)會(huì )從1992年開(kāi)始發(fā)布這樣的路線(xiàn)圖。1998年，半導體行業(yè)協(xié)會(huì )與全球其他地區的類(lèi)似組織合作，成立了“國際半導體技術(shù)路線(xiàn)圖”組織。最近的一份路線(xiàn)圖于2013年發(fā)布。

　　摩爾定律提出的預測早在很久之前就已出現過(guò)問(wèn)題。1975年，摩爾本人更新了摩爾定律，將半導體行業(yè)的發(fā)展周期從12個(gè)月增加至24個(gè)月。在隨后30年中，通過(guò)縮小芯片上元件的尺寸，芯片發(fā)展一直遵循著(zhù)摩爾定律。

　　摩爾定律的終結

　　50年來(lái)芯片晶體管和工作頻率的指數式增長(cháng)(注：縱坐標為對數坐標)

　　然而到00年代，很明顯單純依靠縮小尺寸的做法正走到尾聲。不過(guò)，通過(guò)其他一些技術(shù)，芯片的發(fā)展仍然符合摩爾定律的預測。在90納米時(shí)代，應變硅技術(shù)問(wèn)世。在45納米時(shí)代，一種能提高晶體管電容的新材料推出。在22納米時(shí)代，三柵極晶體管使芯片性能變得更強大。

　　不過(guò)，這些新技術(shù)也已走到末路。用于芯片制造的光刻技術(shù)正面臨壓力。目前，14納米芯片在制造時(shí)使用的是193納米波長(cháng)光。光的波長(cháng)較長(cháng)導致制造工藝更復雜，成本更高。波長(cháng)13.5納米的遠紫外光被認為是未來(lái)的希望，但適用于芯片制造的遠紫外光技術(shù)目前仍需要攻克工程難題。

　　即使遠紫外光技術(shù)得到應用，目前也不清楚，芯片集成度能有多大的提高。如果縮小至2納米，那么單個(gè)晶體管將只有10個(gè)原子大小，而如此小的晶體管可靠性很可能存在問(wèn)題。即使這些問(wèn)題得到解決，功耗也將繼續造成困擾。隨著(zhù)晶體管的連接越來(lái)越緊密，芯片功耗將越來(lái)越大。