摩尔定律已亡,芯片何去何从?

2019年01月21日 作者:糖悦之果飞

自英特尔的联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)于 1965 年经过观察称每隔 18~24 个月,集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍,芯片的性能也会随之翻一番,以他名字命名的「摩尔定律」便成了几十年来半导体行业进步背后的金科玉律。

戈登·摩尔

像是在上世纪 60 年代第一批集成电路上的 10 多个晶体管到目前的芯片上动辄上百亿个晶体管,摩尔定律在很大程度上主导了科技产品的迭代更新以及自我实现。

苹果 A12X 芯片上集成了 100 亿个晶体管,图自:Apple

不过这一套几十年来一直管用的定律却也越来越显现出了其局限性,最突出的表现便是各大半导体厂商近年来被用户吐槽的「挤牙膏」行为了。

就连发现摩尔定律的英特尔自己,若按照其 2007 年之后提出的每两年「钟摆」(Tick-Tock)策略进行产品升级,本应在 2016 年就推出其 10nm 工艺的处理器,然而事实上英特尔的 10nm 处理器已经连续跳票了 3 年直至今年。

那么摩尔定律真的失效了么?

英特尔钟摆策略示意,图自:Intel

在谈论这个问题之前,我们首先得弄清目前是什么限制了摩尔定律的继续发展。

我们都知道芯片制程工艺的提升能够减小晶体管的面积,使得相同面积的芯片上能集成更多的晶体管,同时还能降低晶体管的功耗及硅片成本,而这固然是其好的一方面。但随着制程工艺提升,以纳米为长度单位的晶体管之间由于距离太短、绝缘层太薄,漏电的情况同样也就随之而来了,这反而增加了芯片的功耗(这也是此前台积电因漏电率高导致功耗大而被戏称为“台漏电”的原因)。

不过即使漏电的情况已经能通过多种办法得以缓解或者解决,但当晶体管在 10nm 以下时,由于晶体管的电子会产生“量子隧穿效应”,导致电子不按设计的道路移动,运算准确性将受到严重影响,以硅为基础的芯片材料或许将被替代。

综上,摩尔定律前方的一大阻力便是芯片本身的物理极限。

目前英特尔的晶圆,硅或许在未来将被替代,图自:Intel

1 2

相关文章

  • Itsy-Chipsy:制作自己的100美元筹码

    Raspberry Pi和Arduino通过让新一代人参与硬件工程,一直在推动开放硬件社区的发展。 虽然电路板布局和原理图文件是开源的,但硬件工程的美妙部分仍然隐藏在封装芯片中。 将离散硬件工程的围栏推向芯片工程领域将为新一代修补工提供来自用户方的新应用。 不久前,获得小间距和多层电路板制造是
    2019年08月20日
  • 致敬摩尔定律:台积电推N5P工艺

    在过去的脚长的一段时间里,逻辑芯片的晶体管数目一直迅速增长,但制造工艺难度也随之大幅度提升,成本也越来越高。所以无论是拥有自有晶圆厂的英特尔还是像台积电这样的芯片代工厂都在寻求延续摩尔定律。不久前的一次会议中英特尔称摩尔定律并还将延续,而近日台积电也在官方博客中也称,摩尔定律没有死亡。
    2019年08月16日
  • 芯片巨头三星能顶住日本出口管制冲击吗?

    三星电子制定了雄心勃勃的计划,准备在明年初推出其最先进的处理器芯片。然而,知情人士称,受到日本政府收紧对韩国产业至关重要的半导体材料出口管制的影响,三星的这一计划面临推迟的风险。作为三星最新和最尖端芯片制造项目的三大光刻胶化学品供应商,东京应化工业、信越化学和日本JSR公司表示,在日本于7月4日推出
    2019年07月11日
  • 牵强的理由:芯片堆叠为摩尔定律续命

    在计算机领域摩尔定律可谓无人不知无人不晓,在几十年的集成电路发展史中,其伴随着整个行业的发展。不过自22纳米工艺后,CPU的工艺发展放缓了脚步,在经历了较长的时间后,我们才见到了14nm及7nm工艺。在近日的Silicon 100峰会中,目前已在英特尔任职的著名芯片设计师Jim Keller称摩尔定
    2019年07月05日
  • 沙子是如何变成芯片的?

    本视频展示了英特尔公司使用22nm_3D晶体管制作芯片的完整流程,带你了解芯片厂是如何将沙子变成芯片的?
    2019年06月25日
tracer