产业资讯

摩尔定律终结 新时代待开启

发布时间:2016-08-03

导读

摩尔定律促使芯片商们迅速提高性能,同时还促使芯片价格降低,将当初只有军方和企业才能拥有的产品带入了每个人的生活。

 

什么是摩尔定律?

摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为: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。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

 

戈登·摩尔的发现不基于任何特定的科学或工程理论,只是真实情况的影射总结。硅芯片行业注意到了这个定律,没有简单把它当作一个描述的、预言性质的观察,而是作为一个说明性的,重要的规则,整个行业努力的目标。然而,2010年国际半导体技术发展路线图的更新增长已经放缓在2013年年底,之后的时间里晶体管数量密度预计只会每三年翻一番。

 

 

既然增长趋势放缓,是不是说明摩尔定律真的要结束了?我们首先来看看摩尔定律具体是怎样应用的。

 

摩尔定律是如何应用的?

摩尔的预测提出后迅速地变成了芯片公司们的金科玉律:要么每年把芯片上的晶体管数提高一倍,要么就死。 “摩尔定律是整个信息时代的驱动力,”著名高速存储器生产开发商兰巴斯公司的首席科学家Craig Hampel说,“没有摩尔定律,就没有如今廉价的处理器,如今硅谷99%的公司也就不会存在了。”

 

 

硅芯片的制造是一个复杂的过程,用到了来自许多不同公司的机械、软件以及原材料。为了保证所有的下游公司都能保持一致,并维持与摩尔定律兼容的时间表,半导体行业发布了满足摩尔定律的预期技术及转型路线图。就这样,简单的几何比例缩小(使芯片上所有元器件越来越小)就保证了稳速的收缩,验证了摩尔的预测。

 

到了2000年,显然几何比例到头了,但是各种技术手段的发明使得该行业的发展跟上了摩尔定律的步伐。在90纳米时,应变硅发明了;45纳米时,增加每个晶体管电容的分层堆积在硅上的新材料发明了;22纳米时,三栅极晶体管的出现保证了缩小的步伐。

 

 

虽然有了这些新技术,行业依然触到了天花板,技术、成本等问题都限制了跟随摩尔定律的步伐。正是面临这样的情况,业界才屡传声音:摩尔定律到头了。

 

摩尔定律真的要终结了吗?

半导体行业公布的最新路线图首次不再以摩尔定律为基调制定,作为替代,将会遵循所谓的“超摩尔战略”(the More than Moore strategy):不再以芯片技术驱动应用发展,而是以应用需求为驱动力。这意味着行业正式公开承认,摩尔定律很快就要结束了。

 

摩尔定律失效,影响的绝不仅仅是芯片生产厂商,还包括其他所有在过去几十年内被科技潜移默化影响的行业,以及所有享受到科技便利的普通人。所有对未来有远大畅想的人,无论考虑的是人工智能、增强现实还是无人驾驶汽车,都要考虑这个问题。

 

 

不过,还是有一部分业内人士对此表示乐观态度。其中就包括在Intel从事先进微处理器研究的主管Shekhar Borkar:“虽然从字面意思上来看,晶体管数量的指数增长的确已经无以为继,摩尔定律的时代即将终结。但从消费者的角度来看,其实摩尔定律只是在说芯片对于用户的价值每两年就会翻一番。而从这一角度来看,只要行业内能够继续向设备增加新的功能,摩尔定律就不会死亡。”

 

 

但就目前来说,那个以摩尔定律为向导,遵循规则亦步亦趋的时代,到头了。而新技术、“新摩尔”的挖掘与发展需要开始了。