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CSDN|芯片破壁：摩尔定律的一次次“惊险”续命


北京联盟_本文原题：芯片破壁：摩尔定律的一次次“惊险”续命
CSDN|芯片破壁：摩尔定律的一次次“惊险”续命
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作者 | 藏狐
来源 | 脑极体（ID：unity007）
1965年 ， 《电子》杂志在创刊35周年之际 ， 邀请时任仙童半导体公司研究开发实验室主任的摩尔 ， 为其撰写一篇观察评论 ， 预测微芯片工业的前景 。
此时 ， 全球半导体产业才刚刚萌芽 ， 英特尔公司都尚未成立 ， 市面上生产和销售的芯片更是屈指可数 。
摩尔根据有限的数据大胆提出了一条被后人奉为圭臬的路线图——处理器（CPU）的功能和复杂性每12个月增加一倍 ， 而成本却成比例地递减 ， 也就是有名的摩尔定律 。 （1975年 ， 摩尔将12个月改为18个月 ， 沿用至今） 。
这篇名为“让集成电路填满更多的元件”的报告 ， 就此指导了半导体乃至整个信息产业半个世纪的发展步伐 。
就连摩尔本人都没有想到 ， 这个定律的效力是如此持久 。
2005年 ， 摩尔直言“Something like this can’t continue forever”， 认为摩尔定律可能在 2010 至 2020 年达到极限而失灵 ， 建立在硅基集成电路上的电子信息技术也将被另外一种技术所代替 。
此后十几年 ， 不断挑战半导体产业极限的摩尔定律 ， 也在一次次撞向“天花板”的时候“被死亡” 。
关于摩尔定律的唱衰言论层出不穷 。 2014年国际半导体技术路线图组织宣布 ， 下一份路线图将不再依照摩尔定律 。 台积电张忠谋、英伟达黄仁勋等挑战者更是“语出不逊” ， 认定摩尔定律不过是苟延残喘 。
显然 ， 一切并没有发生 。 集成电路芯片向5nm甚至3nm制程进发 ， 依然是英特尔、三星、台积电等半导体厂商孜孜以求的目标 。
硬挺到今天的摩尔定律 ， 为何总能被成功“续一秒” ， 又是哪些黑科技在帮助它一次次“起死回生”？围绕在它身上的传奇和产业竞速到底能续写到什么时候？接下来 ， 我们就一起走进——摩尔定律的惊魂夜 。
薛定谔的摩尔定律之死
在抵达一个个惊险刺激的历史现场之前 ， 有必要先跟大家聊聊摩尔定律持续“碰壁”的原因 。
摩尔定律的定义 ， 历史上其实被更新过几次 ， 因此也形成了不同的版本和表达 。 比如：
集成电路上可容纳的晶体管数目 ， 约每隔18个月便增加一倍；
微处理器的性能每隔18个月提高一倍 ， 或价格下降一半；
相同价格所买的电脑 ， 性能每隔18个月增加一倍 。
正是沿着这个思路发展 ， 电脑、电话等在强劲的处理器芯片加持之下 ， 才有了低价格、高性能的可能 ， 进而得以应用于社会每个的每个领域 ， 成就了今天无处不在的信息生活 ， 甚至彻底改变了人类的生活方式 。
而在过去的几十年里 ， 为了满足摩尔定律 ， 半导体行业算是堵上了自己的尊严：
提升晶体管的密度与性能 ， 成为微处理器按“摩尔定律”进化最直接的方法要在微处理器上集成更多的晶体管 ， 芯片制造工艺不断向天花板逼近 ， 制程节点不断逼近物理极限 。
1971年英特尔发布的第一个处理器4004 ， 就采用10微米工艺生产 ， 仅包含2300多个晶体管 。
随后 ， 晶体管的制程节点以0.7倍的速度递减 ， 90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、10nm、7nm等等相继被成功研制出来 ， 最近的战报是向5nm、3nm突破 。
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既然大趋势如此成功 ， 为什么“摩尔定律”还会被屡屡宣判失效、死亡呢？
任何一个对指数有所了解的人 ， 都会明白这种增长要无限地保持下去是不可能的 。 “增加一倍”的周期都是18个月 ， 意味着每十年晶体管的数量要提高一百倍 。


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