摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾的經驗之談，其核心內容為：集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。 摩爾定律是內行人摩爾的經驗之談，漢譯名為“定律”，但并非自然科學定律，它一定程度揭示了信息技術進步的速度。
一位名為戈登 E 摩爾的年輕工程師在認真審視了他所從事的這個羽翼初豐的行業(yè)后，預言了未來10年內將出現的大事件。在專業(yè)雜志《電子學》(Electronics)上刊登的一篇長達4頁的文章中，摩爾對家庭計算機、手機和汽車自動控制系統(tǒng)的未來作出了預言。他在文中寫道，集成電路上的電子元件將會以最經濟的方式整合在一起，并且元件的數目將會每年穩(wěn)定遞增，而這種現象將不斷地促進現代科學出現奇跡。
10年過后，集成電路的指數級增長——后來被稱為“摩爾定律”——仍沒有終止的跡象。在今天看來，這一定律描述了一段非凡的、長達50年之久的輝煌時光。在這段時間里，計算機、個人電子設備和傳感器層出不窮。怎樣夸大摩爾定律對人類現代生活的影響都不過分。沒有摩爾定律，現在的我們就不可能坐飛機出行，打電話溝通，甚至不可能啟動洗碗機。沒有摩爾定律，我們也不可能發(fā)現希格斯玻色子或創(chuàng)造出互聯網。
然而，摩爾定律究竟所言何物?它何以如此成功?它是否論證了不可阻擋的科技發(fā)展趨勢?或者，它是否只是反映了工程學歷史上的一段獨特時期?正是在這段時間里，憑借硅晶的特殊屬性和一連串穩(wěn)步的工程創(chuàng)新，我們才獲得了這幾十年的巨大進步。
3nm被公認為已經達到摩爾定律的物理極限。摩爾定律問世已有40余年，早在20世紀60年代初期，一根晶體管要價高達10美元，隨著科技技術的突破，晶體管也越來越小。但是萬物都是有極限的，芯片也不例外。一旦芯片的線條寬度達到納米(10^-9米)數量級時，就會引發(fā)一系列高熱效應。
物聯網蘊含巨大的機遇，感知信息技術主要以先進傳感器技術為核心，在其中起到核心作用。隨著多元技術融合創(chuàng)新的發(fā)展趨勢，“超越摩爾”領域的感知信息技術面臨著更廣闊的市場空間。在國家相關部門及上海市科委的指導與關懷下，由上海微技術工業(yè)研究院發(fā)起成立了“超越摩爾”產業(yè)技術創(chuàng)新聯盟。聯盟聚焦于“超越摩爾”技術領域，幫助推動核心產業(yè)的發(fā)展，促進多元化技術融合。
聯盟成員包括傳感器(慣性、聲學、光學、壓力、磁、溫濕度、生化等)、模擬器件、射頻器件、光電器件、功率器件、微能源器件、生物醫(yī)療、微流體器件等的研發(fā)與設計企業(yè)，以及上游的設計工具、設備與材料、下游的制造及封裝企業(yè)當前半導體已經成為全球電子產業(yè)的命脈，但產業(yè)的基本規(guī)律——摩爾定律正逼近物理、技術和成本的極限，在6月9至11日的2021世界半導體大會暨南京國際半導體博覽會上，產業(yè)界對此進行探討，并分化出兩條路徑：延續(xù)摩爾定律或者繞道，但兩者都困難重重。
中國芯片行業(yè)掀起了一股熱潮，在過去一年內，中國新注冊成立的芯片企業(yè)就達到了2萬家以上。越來越多的資本都開始聚焦芯片行業(yè)，再加上臺積電，三星都在沖刺高端5nm，3nm，為了避免落后，必須全力以赴。
而這時候，一些和主流觀點不同的聲音傳了出來。中國工程院院士吳漢明認為，相比于7nm芯片，55nm才是關鍵。55nm在屬于成熟工藝，而7nm是高端制程，據悉中芯國際曾計劃試產7nm，相信已經在7nm取得突破。難道7nm是其次，55nm才是應該重點發(fā)展的領域嗎?
還有對光刻機設備，吳漢明也有一番自己的看法。其表示一臺EUV光刻機的設備，是5000家供應商，包含了美國、英國、日本等國家的頂級技術，擁有10萬個零部件?？恳粋€國家地區(qū)去制造是不現實的。光刻機的看法和一些人的觀點可能存在分歧。相信大部分認為應該全力沖刺7nm，5nm。EUV光刻機就算再難，也要投入所有的生產力量去攻克。
中國科學院院士毛軍發(fā)在會上表示，芯片現在有兩條路線，一個是延續(xù)摩爾定律，一個是繞道而行。
李珂認為，簡單來說，延續(xù)摩爾定律，是在現有的框架下，通過提高設計、制造、封裝上的技術，把微電子的性能挖掘用盡。而繞道而行，則是邁過硅、微電子技術這些框架，利用基礎科學形成一個顛覆性的技術體系。
當前，半導體大廠正通過工藝、結構、材料的精進做成新型器件，使得技術能夠沿著摩爾定律繼續(xù)往前走，但在這條路上，產業(yè)要克服的技術和成本難題有很多。
潘曉明表示，僅僅通過增強工藝來延續(xù)摩爾定律是不夠的，還應該尋求算力方面的創(chuàng)新。通常制程技術的演進，占性能提升因素的40%，設計優(yōu)化和平臺優(yōu)化占據60%。當前AMD正通過微架構上的創(chuàng)新，爭取在每一代CPU和GPU架構上實現性能的提升，對于被應用到閃存上的3D堆疊技術，AMD將其應用到CPU上，同時，公司還在芯片設計上尋求突破?！暗牵阅芴嵘仁怯邢薜?，尤其面對人工智能、機器學習、深度學習等基礎應用的爆發(fā)，對算力、性能都要求極高，通用CPU的表現相對受到限制”，潘曉明稱。
5G、AIoT、高性能計算(HPC)、汽車電子等領域推動半導體市場高速增長，也為封裝產業(yè)帶來成長動能。尤其后摩爾時代不再單純依賴工藝提升芯片性能，使異構集成需求激增，系統(tǒng)級封裝(SiP)技術得到廣泛采用。先進封裝技術持續(xù)演進，“小芯片(Chiplet)”的發(fā)展理念又被提出，市場新的挑戰(zhàn)也開始出現……
迄今為止，摩爾定律“問世”已然五十載有余，在半導體芯片制程工藝水平飛速提升的同時，人們不禁有些疑問，半導體芯片單位面積可集成的元件數量最終將達到多少?摩爾定律會一直存在下去嗎?
其實，半導體芯片單位面積可集成的元件數量最終將達到多少這個問題并沒有明確的答案，但據專家預測，半導體芯片制程工藝的物理極限為2-3nm，以此推算，摩爾定律似乎也只能“存活”10年之久。
事實上，自摩爾定律被推出后，其存亡時間一直是業(yè)界所爭論不休的話題。以如今來說，當半導體行業(yè)無數業(yè)內人士發(fā)聲表示，摩爾定律將消亡時，科技界卻爆出一則驚人消息：1nm制程工藝“問世”。這則消息是由勞倫斯伯克利國家實驗室傳出的，其實驗室研究人員阿里·加維表示：“此項研究說明，我們的晶體管將不再局限5nm柵極，如果使用適當的半導體材料，摩爾定律將繼續(xù)有效?！?
從目前來看，似乎摩爾定律的消亡直接取決于半導體芯片制程工藝的物理極限。如果半導體芯片制程工藝未達極限，那么摩爾定律將一直“活著”。其實，摩爾定律雖然源于半導體行業(yè)，但并不會終止于半導體行業(yè)，其思想與觀點奠定了所有現代技術豐富的基礎，其創(chuàng)新的相關產品已經完美的與我們生活融合在一起。未來，它將代表一種趨勢一直存在于物聯網、醫(yī)療以及教育等各個領域。
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