摩尔定律是什么?摩尔定律不管用了吗?

摩尔定律是什么(摩尔定律不管用了吗?)正方:已死
博通公司CTO Henry 早在2013年就表示过,15年后摩尔定律就不管用了,称现有半导体工艺将在5 nm阶段达到极限 。
张汝京在2014年接受媒体采访时表示,摩尔定律极限是14nm,但是随着相关厂商在封装技术与材料方面的优势,该极限可扩充至7nm 。
英伟达CEO黄仁勋在CES 2019上说,长期以来一直认为的 " 计算机处理能力将每两年翻一番 " 的摩尔定律,已经达到了它的发展极限 。
一代巨擎张忠谋于2014年便在公开场合表示,摩尔定律正在苟延残喘,预计还有5-6年寿命 。而在2017年时,他认为摩尔定律现在更多反映经济学定理,即单位晶体管的价格会每两年减少1半,但在2025年就很难达到 。
反方:活着
台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森博士说道:毋庸置疑,摩尔定律依然有效且状况良好,它没有死掉、没有减缓 。他甚至在PPT中提及,到2050年,晶体管特征尺寸将到达0.1nm 。
“摩尔定律已经死了?”英特尔说这是误导,它活得很好 。
【摩尔定律是什么?摩尔定律不管用了吗?】全球光刻机之王ASML的CEO Peter 说,其实他们的技术规划已经推进到了2030年,请张忠谋放心 。
摩尔定律是什么?

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摩尔定律创始人 图源 |
进入正题前,先解释晶体管 。第一个晶体管是1947年由贝尔实验室制造,如今泛指一切以半导体材料为基础的单一元件,包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、晶闸管等,晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流,且具有自控开合、速度快等特点 。
晶体管可以算得上现代微处理器最核心组成,目前微处理器中集成了数十亿个近乎完全相同的晶体管,因此,提高晶体管的性能和密度是提高微处理器工作性能的最直接方法 。
摩尔定律定义
诞生于1965年,是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔( Moore)提出,揭示信息技术进步的速度 。
指当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍 。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上 。
早期晶体管的缩小都是类二维的,为了满足摩尔定律,会将晶体管长宽各缩小到原来的0.7,从而获得面积缩小近一半的目的(0.7*0.7≈0.5) 。
根据摩尔定律,制程节点以0.7倍(实际为根号2的倒数)递减逼近物理极限,从1μm、0.8μm、0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm、90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、10nm、7nm、5nm、3nm&;…
此外还增加如28nm、20nm等半节点,都是根据传统国际半导体技术路线图规定,即制程节点代数以晶体管半节距(half-pitch)或栅极长度(gate )等特征尺寸(CD,)来表示得出的结果 。
但是节点的演变没有完全遵循既定方向发展,尤其在20/22nm引入以后,最小金属间距减小变得很慢,厂商为了凸显出自家先进性,故意将半节距的定义模糊,开始混乱起来 。
下面是英特尔、台积电和格芯三家不同的定义细节:
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从上图中,可知为什么英特尔10nm和台积电7nm属于同等级别 。而目前拉开这两家晶圆厂差距是不良率问题,在10nm、7nm的关键节点上,英特尔被台积电完爆,挤牙膏式的“+”、“++”工艺进阶寒凉了不少粉丝的心,一个科技界的指路明灯变成了普通的赚钱机器 。