為什么會有摩爾定律,摩爾定律為何會失效

大多數芯片從業者肯定會思考這個問題,尤其是科學家 ??傆幸惶欤杓夹g中的一些問題將難以克服,摩爾定律將走到盡頭 。摩爾定律的局限性不是由當前的技術驅動的 。畢竟,如果我們知道如何讓它變小,我們可能會這樣做 。流程中的每一個新節點都會大大增加開發成本,我們可能會因為成本問題而沒有動力推進下一個節點 。
摩爾定律有終結之日嗎?

為什么會有摩爾定律,摩爾定律為何會失效


美國國防部高級專家羅伯特在幾年前就這么說過:現在是時候開始計劃摩爾定律的結束了,值得思考的是它將如何結束,而不僅僅是何時 。大多數的芯片從業人員肯定會思考過這個問題,尤其是科學家們,終究有一天硅工藝技術上的一些問題將難以克服,摩爾定律也就宣告結束,在過去的幾十年里,類似的挑戰層出不窮,但是我們都經受了挑戰,摩爾定律也一直在發揮著作用 。
但問題不僅僅是技術上的,更多的可能要從經濟學來考慮,摩爾定律的局限性并不受當前技術的驅動,畢竟如果我們知道如何變小,我們可能會做到這一點 。摩爾定律的界限實際上是一個成本問題,每一個制程新節點都會極大增加開發成本,我們可能會因為成本問題而沒有動力去推動下一個節點 。比如十多年前,大概有20多家半導體公司可以承擔制程節點研發的成本,但是目前只有三四家了,
預測晶體管將在2021年停止縮小目前在市場上有7nm技術,當進一步提升到5nm或更小時,就存在量子隧穿的可能性,這時候我們基本上失去了對電子的控制,晶體管也就會失去開關的意義 。摩爾定律定有終結之日,可能是2020年,也可能是2025年,但是,在那個時候,我們肯定是已找到了其它方法來提高芯片的計算性能并且可以很好的控制成本,比如三維固態量子計算或其他已經在實驗室中構建的芯片,
摩爾定律為何會失效?是到達了物理極限還是人類智力極限?
為什么會有摩爾定律,摩爾定律為何會失效


首先,摩爾定律只是個經驗規律而已,它不是不可突破的 。失效了也就失效了,沒什么大不了,摩爾定律來自于對歷史數據的估算,本來也曾經修改過兩次 。一開始,被定為“每12個月翻一番”,后來又改成“24個月翻一番”,最后才是我們熟知的那個18個月版本,在那之后,半導體行業就盡量達到這個目標,以這個規律來指導行業的發展 。
至于失效,也主要是因為物理極限,如果要在芯片上繼續增加晶體管密度的話,線路的寬度會繼續縮減,導電區域與絕緣區域都會變得越來越窄 。在窄到一定程度的時候,會顯示出較強的量子特征,例如“量子隧穿”,在這種時候,電子可能會越過絕緣體而出現在另一側導體中,讓導體和絕緣體的區別不那么明顯 。于是漏電現象和發熱現象會變得很嚴重,
芯片已發展到2nm,摩爾定律會失效嗎?芯片技術無法突破了嗎?
2nm,2納米,相當于2乘10負9次方米 。2nm芯片是指光刻機每次曝光時留下介質層的間距,不是指整個芯片大小只有2nm,例如如果用7nm的光刻機,要實現2nm的芯片,需要最少曝光4次 。摩爾定律:是指當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,換言之,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18-24個月翻一倍以上 。
這一定律揭示了信息技術進步的速度,盡管這種趨勢已經持續了超過半個世紀,摩爾定律仍應該被認為只是觀測或推測,而不是一個物理或自然的法則 。預計到2020年(今年)之后,隨著光刻機技術的提高,摩爾定律將被顛覆,也許6-8個月或者更短4-6個月,芯片可容納的元器件的數目就會翻一倍,從理論上說,可以做到1nm的芯片或者更小,但是成本會成倍增加 。

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