“自我實(shí)現的預言”摩爾定律，如何繼續引領(lǐng)創(chuàng )新

59年前，1965年4月19日，英特爾公司聯(lián)合創(chuàng )始人戈登·摩爾（Gordon Moore）應邀在《電子》雜志上發(fā)表了一篇四頁(yè)短文，提出了我們今天熟知的摩爾定律（Moore’s Law）。

就像你為未來(lái)的自己制定了一個(gè)遠大但切實(shí)可行的目標一樣，摩爾定律是半導體行業(yè)的自我實(shí)現。雖然被譽(yù)為技術(shù)創(chuàng )新的“黃金法則”，但一些事情尚未廣為人知…….

1. 戈登·摩爾完善過(guò)摩爾定律的定義

在1965年的文章中，戈登·摩爾提出，在未來(lái)十年內，芯片上的晶體管數量將每年翻一番。1965-1975年半導體技術(shù)的發(fā)展情況印證了他的預測。1975年，他將他的預測調整為芯片上的晶體管數量將每?jì)赡攴环?，而成本只?huì )略有增加，形成了如今的摩爾定律。

2 摩爾定律是對半導體技術(shù)創(chuàng )新趨勢的預測

摩爾定律是戈登·摩爾對半導體技術(shù)的觀(guān)察和對未來(lái)發(fā)展的預測，而非物理定律或自然規律。

摩爾定律之所以能一直持續，是因為一代又一代半導體人堅持不懈的探索。

3. 持續創(chuàng )新是摩爾定律的精神所在

對半導體行業(yè)而言，摩爾定律像一面旗幟，引領(lǐng)著(zhù)整個(gè)行業(yè)不斷探索全新技術(shù)。摩爾定律體現了以技術(shù)創(chuàng )新持續推動(dòng)算力指數級提升的信念。

持續創(chuàng )新正是摩爾定律的精神所在。英特爾CEO帕特·基辛格表示：“在窮盡元素周期表之前，摩爾定律都不會(huì )停止?！?/span>

4. 摩爾定律為數字化世界奠定了基礎

在過(guò)去的五十多年里，摩爾定律一直在推動(dòng)半導體行業(yè)發(fā)展。作為算力的載體，半導體是信息技術(shù)發(fā)展的基石，因而摩爾定律為我們所處的這個(gè)日益數字化、智能化的世界奠定了基礎。

摩爾定律為制造速度更快、體積更小、價(jià)格更實(shí)惠的晶體管提出了要求，帶來(lái)了計算機、互聯(lián)網(wǎng)、智能設備的快速迭代，驅動(dòng)了各種數字化應用的蓬勃發(fā)展。

5. 摩爾定律仍在持續

雖然業(yè)界有眾多討論，但摩爾定律仍然在很好地延續著(zhù)。目前，單個(gè)設備中的晶體管數量為數十億，英特爾預計，到2030年，單個(gè)封裝中集成的晶體管數量將達到一萬(wàn)億。這一增長(cháng)節奏仍然符合摩爾定律。

6. 晶體管微縮仍有創(chuàng )新空間

推進(jìn)摩爾定律的傳統路徑，把晶體管做得越來(lái)越小，終有一天將會(huì )走到盡頭，但目前而言，制程技術(shù)的創(chuàng )新空間還有很大。

英特爾將于Intel 20A和Intel 18A兩個(gè)節點(diǎn)開(kāi)始采用RibbonFET全環(huán)繞柵極晶體管架構和PowerVia背面供電技術(shù)，開(kāi)啟半導體制程的“埃米時(shí)代”。接下來(lái)的Intel 14A將采用High-NA EUV（極紫外光刻）技術(shù)。英特爾也在探索互補場(chǎng)效應晶體管（CFET）架構和直接背面觸點(diǎn)等更先進(jìn)的背面供電方案。

7. “系統工藝協(xié)同優(yōu)化”將驅動(dòng)摩爾定律的下一波浪潮

英特爾認為，摩爾定律的下一波浪潮將依靠名為系統工藝協(xié)同優(yōu)化（STCO）的發(fā)展理念。

系統工藝協(xié)同優(yōu)化是一種“由外向內”的發(fā)展模式，從產(chǎn)品需支持的工作負載及其軟件開(kāi)始，到系統架構，再到封裝中必須包括的芯片類(lèi)型，最后是半導體制程工藝。系統工藝協(xié)同優(yōu)化，就是把所有環(huán)節共同優(yōu)化，由此盡可能地改進(jìn)最終產(chǎn)品。

8. 先進(jìn)封裝技術(shù)正成為延續摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，如英特爾的EMIB 2.5D和Foveros 3D封裝等技術(shù)，可實(shí)現芯粒的高帶寬連接，從而讓每個(gè)特定功能的芯粒都可以基于最合適的制程技術(shù)打造，提升芯片的整體性能并降低功耗。

英特爾也在探索基于混合鍵合的下一代3D先進(jìn)封裝技術(shù)，有望將互連間距繼續微縮到3微米，實(shí)現準單片式芯片，即與一整塊大芯片相似的互連密度和帶寬。

9. 材料創(chuàng )新將助力摩爾定律的延續

玻璃基板通過(guò)封裝材料的更新，大幅提高基板上的互連密度，助力打造高密度、高性能的芯片封裝。

英特爾還在探索過(guò)渡金屬二硫屬化物等2D通道材料，可用于CMOS晶體管關(guān)鍵組件，有望進(jìn)一步微縮晶體管物理柵極長(cháng)度。

10. 推進(jìn)摩爾定律，還有更多可能性

超越CMOS的新型器件和神經(jīng)擬態(tài)計算、量子計算等有望大幅提高性能、降低功耗的全新計算范式，也將為摩爾定律的延續開(kāi)辟新的空間。