摩爾定律是否終結(jié)了半導(dǎo)體工業(yè)的生命取決于石墨烯或量子計(jì)算

摩爾定律是否終結(jié)了半導(dǎo)體工業(yè)的生命取決于石墨烯或量子計(jì)算

根據(jù)《自然》雜志的報(bào)道，下一個將于下個月發(fā)布的半導(dǎo)體技術(shù)路線圖將采用完全不同的方法。早在2014年，國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織就決定，下一個路線圖將不再遵循摩爾定律。

1965年，Intel的聯(lián)合創(chuàng)始人Gordon Moore觀察到組件集成度每12個月翻一番。此外，確保每臺晶體管最低價格的單位芯片晶體管數(shù)量每12個月翻一番。1965年，每臺芯片50個晶體管帶來了每臺晶體管最低的成本。Moore預(yù)測到1970年，1,00每個芯片0個元件將被集成，而每個晶體管的成本將減少90%。

經(jīng)過數(shù)據(jù)的精煉和簡化，這種現(xiàn)象被稱為摩爾定律：每片晶體管的數(shù)量每12個月翻一番。

摩爾的觀察并不是基于任何科學(xué)或工程原理，這只反映了工業(yè)的發(fā)展趨勢，但在隨后的發(fā)展中，半導(dǎo)體工業(yè)并沒有把摩爾定律看作是一種描述性和預(yù)測性的觀察，而是一種規(guī)定性和確定性的規(guī)范，整個工業(yè)必須實(shí)現(xiàn)摩爾定律預(yù)測的目標(biāo)。

然而，這一目標(biāo)并非偶然實(shí)現(xiàn)。芯片開發(fā)是一個復(fù)雜的過程，需要使用來自許多公司的機(jī)械、軟件和原材料。為了確保所有制造商按照摩爾定律制定相同的時間表，該行業(yè)遵循共同的技術(shù)開發(fā)路線圖。半導(dǎo)體協(xié)會是一家工業(yè)企業(yè)。由Intel、AMD、TSMC、Global Foundries和IBM組成的Try組織自1992年以來發(fā)布了這一路線圖。1998年，半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會與世界其他地區(qū)的類似組織合作，成立了國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織。最新路線圖于2013年發(fā)布。

摩爾定律提出的預(yù)測長期以來一直存在問題。1975年，摩爾本人更新了摩爾定律，將半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展周期從12個月增加到24個月。在未來30年里，通過減小芯片上元件的尺寸，芯片的發(fā)展受到摩爾定律的指導(dǎo)。

然而，到了90年代，僅僅依靠尺寸減小的技術(shù)已經(jīng)走到了盡頭。然而，通過其他技術(shù)，芯片的發(fā)展仍然符合摩爾定律的預(yù)測。在90納米的時代，應(yīng)變硅技術(shù)出現(xiàn)了。在45納米的時代，一種可以提高電容的新材料出現(xiàn)了。在22納米的年代，三個柵極晶體管使芯片的性能更加強(qiáng)大。

然而，這些新技術(shù)已經(jīng)走到了盡頭，芯片制造的光刻技術(shù)正處于壓力之下，目前已有14種采用193納米波長的光進(jìn)行制造，波長越長，制造過程越復(fù)雜，成本越高，認(rèn)為波長為13.5納米的遠(yuǎn)紫外光希望未來，但遠(yuǎn)紫外技術(shù)適合芯片制造仍然需要克服工程問題。

即使采用了遠(yuǎn)紫外技術(shù)，芯片集成的改進(jìn)程度也不清楚，如果減少到2納米，一個晶體管只有10個原子大小，這樣一個小晶體管的可靠性很可能會有問題，即使這些問題得到解決，耗電量也會繼續(xù)導(dǎo)致隨著晶體管的連接越來越近，芯片的功耗也會增加。

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