2021年后半導(dǎo)體晶體管不再縮小 摩爾定律要失效

 在過去幾十年中，摩爾定律主導(dǎo)了IT科技行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。每隔一年半，用戶同一價(jià)格能夠買到的半導(dǎo)體性能將會(huì)翻一番，半導(dǎo)體廠商單位面積整合的晶體管數(shù)量也會(huì)翻一番。摩爾定律導(dǎo)致消費(fèi)電子產(chǎn)品(比如個(gè)人電腦、智能手機(jī))的性能越來越強(qiáng)大，價(jià)格越來越便宜。

此前，半導(dǎo)體行業(yè)普遍預(yù)測(cè)，摩爾定律正在接近失效的邊緣。日前，行業(yè)組織發(fā)布的一個(gè)報(bào)告顯示，五年之后，半導(dǎo)體晶體管的體積無法進(jìn)一步縮小，這意味著摩爾定律可能逐步失效，不過廠商仍然會(huì)尋找到其他的辦法，提高單位芯片的晶體管數(shù)量。

據(jù)美國科技新聞網(wǎng)站Engadget報(bào)道，最近，囊括了IBM、英特爾等芯片廠商的“全球半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)”發(fā)布了一份半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，路線圖預(yù)測(cè)，到2021年之后，晶體管的體積將不會(huì)進(jìn)一步縮小。

據(jù)稱，在這一發(fā)展水平之上，繼續(xù)縮小晶體管的體積將沒有經(jīng)濟(jì)性。未來，半導(dǎo)體企業(yè)將會(huì)尋找其他的辦法，提高單位芯片面積內(nèi)整合的晶體管數(shù)量，從而進(jìn)一步提高單位面積芯片的處理能力。

為了利用有效的芯片面積，廠商可能利用垂直方向上疊加晶體管的3D技術(shù)。

傳統(tǒng)上，晶體管的體積越做越小，這樣半導(dǎo)體廠商在相同面積上可以整合更多晶體管，處理性能大幅度提升，這種行業(yè)進(jìn)步催生了摩爾定律。

摩爾定律維持日益困難，這也導(dǎo)致半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)競爭加劇，能夠存活下來的企業(yè)數(shù)量減少。目前，英格爾、格羅方德(AMD過去的芯片生產(chǎn)線)、三星電子半導(dǎo)體事業(yè)部、臺(tái)積電是半導(dǎo)體市場(chǎng)主要的制造商。

即使是這些廠商，也并不意味著都能夠繼續(xù)同步減少晶體管的體積。在半導(dǎo)體制造工藝方面，英特爾處于領(lǐng)先位置，但是近些年其工藝發(fā)展速度放緩，據(jù)稱在縮小晶體管方面該公司遇到了“功耗泄漏”等技術(shù)難題。

嚴(yán)格意義上，目前還不能說摩爾定律將會(huì)在2021年壽終正寢。半導(dǎo)體廠商將會(huì)利用3D等其他工藝，繼續(xù)增加晶體管的密度。

摩爾定律的發(fā)名人是戈登·摩爾，也是英特爾公司的創(chuàng)始人。去年年中，摩爾定律迎來了誕生50歲的生日。

摩爾本人在接受媒體采訪時(shí)表示，對(duì)于摩爾定律后來的精確性他感到很吃驚，沒想到能夠延續(xù)五十年之久。

他表示，如果輔之以更先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，摩爾定律還能夠生效5到10年時(shí)間。

傳統(tǒng)上提高晶體管密度的方法，是縮小其體積。不過在今天的半導(dǎo)體制造工藝中，廠商們開始追求在垂直方向上，整合更多的晶體管和存儲(chǔ)單元。不久前據(jù)媒體報(bào)道，日本東芝公司已經(jīng)開發(fā)出了最先進(jìn)的3D芯片技術(shù)，能夠在單位面積閃存芯片上疊加64層的半導(dǎo)體元件，這樣可以把閃存的存儲(chǔ)密度提高30%。