摩爾定律的案例
干貨 | 摩爾定律 vs 功能密度定律
摩爾定律 VS 功能密度定律
眾所周知，隨著IC工藝的特征尺寸向5nm、3nm邁進(jìn)，摩爾定律已經(jīng)要走到盡頭了，那么，有什么定律能接替摩爾定律呢？
這就是我們今天要提出的：“功能密度定律-Function Density Law”，簡稱“FD Law”。
首先，讓我們回顧一下摩爾定律。
1. 摩 爾 定 律
摩爾定律（Moore's Law）是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）于1965年提出來的，至今已有55年。
摩爾定律內(nèi)容為：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
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摩爾定律 VS 功能密度定律
眾所周知，隨著IC工藝的特征尺寸向5nm、3nm邁進(jìn)，摩爾定律已經(jīng)要走到盡頭了，那么，有什么定律能接替摩爾定律呢？
這就是我們今天要提出的：“功能密度定律-Function Density Law”，簡稱“FD Law”。
首先，讓我們回顧一下摩爾定律。
1. 摩 爾 定 律
摩爾定律（Moore's Law）是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）于1965年提出來的，至今已有55年。
摩爾定律內(nèi)容為：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)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。
總得來說，摩爾定律有以下三種說法：
1、集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18-24個月就翻一番。
2、微處理器的性能每隔18-24個月提高一倍，而價格下降一倍。
3、用一個美元所能買到的電腦性能，每隔18-24個月翻兩番。
以上幾種說法中，以第一種說法最為普遍，第二、三兩種說法涉及到價格因素，其實(shí)質(zhì)是一樣的。三種說法雖然各有千秋，但在一點(diǎn)上是共同的，即"翻番"的周期都是18-24個月，至于"翻一番"（或兩番）的是"集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目"，是整個"計算機(jī)的性能"，還是"一個美元所能買到的性能"就見仁見智了。
這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個世紀(jì)，摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。
摩爾定律到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？
展開 摩爾定律，Chiplet，IP 與 SiP！
導(dǎo)讀：在這篇文章中，我們可以了解到四個概念：摩爾定律， Chiplet，IP，SiP以及四者之間的相互關(guān)聯(lián)。
什么是“摩爾定律”？
摩爾定律是以英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)的名字命名的。戈登·摩爾在1965年時提出，半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍。1975年，他又根據(jù)當(dāng)時的實(shí)際情況對摩爾定律進(jìn)行了修正，把"每年增加一倍"改為了"每18到24個月增加一倍"。
摩爾定律發(fā)展至今已有50多年，在這50多年間，不斷有人唱衰，甚至有人提出“摩爾定律已死”的觀點(diǎn)。
芯片制造商已經(jīng)使用了各種手段來跟上摩爾定律的步伐，譬如增加更多的核，驅(qū)動芯片內(nèi)部的線程，以及利用各種加速器。但還是無法避免摩爾定律的加倍效應(yīng)已經(jīng)開始放緩的事實(shí)，不斷地縮小芯片的尺寸總會有物理極限：現(xiàn)在最新的制程工藝特征尺寸僅為7nm，而硅原子的直徑為0.117nm，也就是說，在7nm工藝的芯片中的晶體管的特征尺寸僅為60個硅原子組成，隨著尺寸的進(jìn)一步減少，其數(shù)量還會進(jìn)一步減少。
在同等面積大小的區(qū)域里，隨著擠進(jìn)越來越多的硅電路，漏電流增加、散熱問題大、時鐘頻率增長減慢等問題難以解決。所以，有唱衰的言論自然不算奇怪。
這時候，有人說，Chiplet是解決摩爾定律死亡的好方法。
什么是“Chiplet ”？
Chiplet顧名思義就是小芯片，我們可以把它想象成樂高積木的高科技版本。首先將復(fù)雜功能進(jìn)行分解，然后開發(fā)出多種具有單一特定功能，可進(jìn)行模塊化組裝的“小芯片”（chiplet），如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算、信號處理、數(shù)據(jù)流管理等功能，并以此為基礎(chǔ)，建立一個“小芯片”的集成系統(tǒng)。
展開 工藝逼近極限：芯片將在中國超越摩爾定律！
摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾的經(jīng)驗之談，其核心內(nèi)容為：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)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。
28nm、14nm、7nm、5nm、3nm……芯片巨頭們都在追求更小的制程，芯片真的越小越好嗎？
制程工藝達(dá)到極限后還能怎么提升？
的確，更小工藝制程可以大幅提高晶體管的密度，會帶來性能的大幅提升，同時帶來更低的功耗。
但目前的3nm已基本接近工藝極限。在制程達(dá)到7nm以下之后，短溝道效應(yīng)和量子遂穿效應(yīng)會越來越明顯，這將對工藝帶來極大的挑戰(zhàn)。
在6月9至11日的2021世界半導(dǎo)體大會暨南京國際半導(dǎo)體博覽會上，中國科學(xué)院院士毛軍發(fā)表示，芯片現(xiàn)在有兩條路線，一個是延續(xù)摩爾定律，一個是繞道而行。
延續(xù)摩爾定律方面，當(dāng)前，半導(dǎo)體大廠正通過工藝、結(jié)構(gòu)、材料的精進(jìn)做成新型器件，使得技術(shù)能夠沿著摩爾定律繼續(xù)往前走，但在這條路上，產(chǎn)業(yè)要克服的技術(shù)和成本難題有很多。
而所謂繞道而行，就是推動集成電路從單一同質(zhì)、二維平面，發(fā)展到異質(zhì)集成、三維立體，可以突破單一工藝集成電路的功能、性能極限，算是一種新的技術(shù)路徑。
這一路徑挑戰(zhàn)也不會少，毛軍發(fā)提出三個挑戰(zhàn)，多物理調(diào)控，包括電磁、溫度、應(yīng)力；多性能協(xié)同，包括信號、電源完整性，熱、力；多材質(zhì)融合，包括硅、化合物半導(dǎo)體、金屬等。這些方向的改變，似乎帶來了更多的技術(shù)問題。
還有第三條路：超越摩爾定律。賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂表示，手機(jī)和消費(fèi)電子時代，信息產(chǎn)業(yè)一路遵循摩爾定律，形成了一種慣性：簡單粗暴地靠速度、集成度、更高的工藝來解決問題。
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智芯研報 | SiP如何為摩爾定律續(xù)命？
：摩爾定律和超越摩爾定律。
摩爾定律究竟死沒死？
“預(yù)測摩爾定律死亡的人每兩年翻一番”
2018年是英特爾悲哀的一年。就在公司50周年大慶前一個月，擠了五年牙膏的CEO柯再奇因桃色事件辭職。
外界猜測，這只是董事會找的一個小借口干掉他，因為本身這個戀情微不足道。
最關(guān)鍵的是，柯再奇簡直就是摩爾定律的反義詞。在他任內(nèi)，從14nm到14nm+++尷尬無比。而摩爾定律就是英特爾的基本法。
2018年，在半導(dǎo)體制程技術(shù)上曾遙遙領(lǐng)先半個世紀(jì)的英特爾被臺積電反超。老陪襯AMD的RyZen居然在也迎頭趕上。
Nvidia的黃仁勛說，摩爾定律已經(jīng)死啦。一代巨擎Risc先驅(qū)David Patterson也說摩爾定律死了。
這幾乎等于說，英特爾存在的意義消失了。一個科技界的指路明燈變成了一個普通的賺錢機(jī)器。
一、
如果單看英特爾的財報，總體來說還是不錯的。雖然在新產(chǎn)品上捉襟見肘，但是搭著云計算強(qiáng)勁的東風(fēng)，英特爾的CPU還是供不應(yīng)求。
如果時光倒流到十多年前，英特爾一定后悔兩次拒絕蘋果的日子。因為蘋果培養(yǎng)了它的兩大對手：三星和臺積電。
在iPhone第一代發(fā)布前一年，英特爾拒絕了為喬布斯提供手機(jī)CPU并賣掉了自己的ARM分部XScale。蘋果選擇了三星。
2012-2013年，蘋果為了去三星化尋求iPhone 5s的A7處理器代工廠。傳聞中的候選人英特爾卻沒有接，臺積電當(dāng)時也沒準(zhǔn)備好接這么大的單子。
又在三星忍了一年的蘋果，砸巨資投向臺積電，終于實(shí)現(xiàn)了20nm A8的量產(chǎn)。當(dāng)年英特爾已經(jīng)開始量產(chǎn)14nm，領(lǐng)先臺積電1-1.5代。蘋果對CPU性能的圖騰式要求倒逼了臺積電的一路狂奔。
展開 如何延續(xù)摩爾定律？英特爾這么看！
總結(jié)
FinFET器件在摩爾定律中的下一個發(fā)展將是GAA拓?fù)洹?D單片集成確實(shí)可以促進(jìn)繼續(xù)摩爾定律的機(jī)會，將用于SO硅片制造的鍵合層轉(zhuǎn)移技術(shù)擴(kuò)展到更廣泛的半導(dǎo)體材料，例如Ge和GaN。這將有助于減輕與引入“Beyond CMOS”材料工藝相關(guān)的風(fēng)險。
對于從高性能計算到高頻RF信號處理的各種應(yīng)用，跟蹤各種類型的設(shè)備的垂直堆疊的進(jìn)展和創(chuàng)新將非常有趣。
學(xué)術(shù)界成員在ASMC上的一則評論引起了我的注意。他說：“我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對追求微電子學(xué)作為研究領(lǐng)域的興趣正在減弱。他們聽到“摩爾定律已死”，并得出結(jié)論認(rèn)為這一領(lǐng)域已經(jīng)停滯了。”
坦率地說，我想不起來比現(xiàn)在有更多的機(jī)會在設(shè)備研究，處理技術(shù)和電路/系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)方面取得重大進(jìn)展。如果您是閱讀本文的學(xué)生，請意識到延續(xù)摩爾定律過程中，有許多激動人心的經(jīng)歷。
展開 后摩爾定律時代的芯片新選擇！
英特爾對3D堆疊技術(shù)非常感興趣，它認(rèn)為3D堆疊技術(shù)比Infinity Fabric或EMIB更能避開摩爾定律。據(jù)英特爾工藝與產(chǎn)品集成總監(jiān)Ramune Nagisetty稱，這是摩爾定律的“進(jìn)化”。她在幾周前的談話中澄清了一些事情：
“如果你花時間去挖掘戈登·摩爾寫的那篇論文，你就會明白這一點(diǎn)。這真的很有趣，因為在那篇論文中的一段，他實(shí)際上預(yù)示了封裝集成的使用。他沒有使用我們今天使用的語言，但他確實(shí)說過，建立一個由小功能組成的大系統(tǒng)是更加經(jīng)濟(jì)的，這些小功能是分開封裝并相互連接的。”
我不確定我是否完全同意Nagisetty認(rèn)為這是一種演變的觀點(diǎn)，但她和Jerger都承認(rèn)，摩爾最初的論文中的語言有一些靈活性，而且這些封裝集成（或稱為chiplet設(shè)計）的確讓新的CPU設(shè)計模式超出了摩爾在1965年設(shè)想的模式。
今年，我們還沒有確切地看到摩爾定律的死亡，但英特爾和AMD都知道死期在快速逼近，二者選擇了稍微不同的想法。這些公司現(xiàn)在正在接受一種允許他們制造許多更小、更定制化的芯片的設(shè)計，而不是制造一種速度快得令人難以置信、適用于大多數(shù)人的單一芯片。
對于Jerger而言，這種靈活性是令人興奮的。她說：“在這之前，一切都是關(guān)于大批量生產(chǎn)——我必須生產(chǎn)大多數(shù)人想要的東西，因為這是我賺錢的唯一途徑。現(xiàn)在，你可能會變得更加多樣化，我認(rèn)為這讓學(xué)術(shù)界和初創(chuàng)企業(yè)有機(jī)會做一些很酷的硬件設(shè)計。”
想象一下，CPU是專門為你的計算機(jī)的精確需求而構(gòu)建的。
展開 英特爾CEO：摩爾定律回來了
摩爾定律是英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登摩爾 (Gordon Moore) 提出的衡量處理器穩(wěn)定進(jìn)展的指標(biāo)，這在近年來受到了打擊。但它正在卷土重來，英特爾首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger周三表示。
“摩爾定律仍然有效，” Pat Gelsinger在公司的在線創(chuàng)新日活動上說。“今天，我們預(yù)測我們將在未來十年保持甚至比摩爾定律更快。”
這是該公司的一個大膽聲明，該公司在過去五年左右的時間里一直在努力推進(jìn)其芯片制造，并且在與其他兩家頂級芯片制造商臺灣半導(dǎo)體制造公司和三星的競爭者，丟去了其領(lǐng)導(dǎo)地位。這個聲明顯示，英特爾愿意為奪回其地位而奮斗，并試圖為低迷的處理器業(yè)務(wù)注入新的活力。
嚴(yán)格來說，摩爾定律是 1965 年（1975 年有所更新）的觀察結(jié)果，即處理器上的晶體管數(shù)量每兩年翻一番。這不是物理定律，而是小型化經(jīng)濟(jì)學(xué)的反映：通過改進(jìn)制造，可以在芯片上構(gòu)建更多電路，使它們更強(qiáng)大，并為下一輪創(chuàng)新提供資金。
但隨著研究和制造成本越來越高，小型化已經(jīng)步履蹣跚。芯片元件達(dá)到原子級，功耗問題限制了時鐘速度，使芯片處理步驟保持同步。
因此，如今人們經(jīng)常使用摩爾定律來指代性能和功耗的進(jìn)步以及在芯片上更密集地封裝更多晶體管的能力。
不過，Gelsinger 指的是傳統(tǒng)定義，指的是處理器上晶體管的數(shù)量——盡管處理器可以由多個內(nèi)置在單個封裝中的硅片組成。“我們預(yù)計曲線的彎曲速度甚至?xí)^每兩年翻一番的速度，”他說。
如果這是真的，那將意味著英特爾有機(jī)會趕上競爭對手，Gelsinger 承諾的這一時刻將在 2024 年實(shí)現(xiàn)。
展開 干貨 | 如何延續(xù)摩爾定律？英特爾是這樣看的
總結(jié)
FinFET器件在摩爾定律中的下一個發(fā)展將是GAA拓?fù)洹?D單片集成確實(shí)可以促進(jìn)繼續(xù)摩爾定律的機(jī)會，將用于SO硅片制造的鍵合層轉(zhuǎn)移技術(shù)擴(kuò)展到更廣泛的半導(dǎo)體材料，例如Ge和GaN。這將有助于減輕與引入“Beyond CMOS”材料工藝相關(guān)的風(fēng)險。
對于從高性能計算到高頻RF信號處理的各種應(yīng)用，跟蹤各種類型的設(shè)備的垂直堆疊的進(jìn)展和創(chuàng)新將非常有趣。
學(xué)術(shù)界成員在ASMC上的一則評論引起了我的注意。他說：“我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對追求微電子學(xué)作為研究領(lǐng)域的興趣正在減弱。他們聽到“摩爾定律已死”，并得出結(jié)論認(rèn)為這一領(lǐng)域已經(jīng)停滯了。”
坦率地說，我想不起來比現(xiàn)在有更多的機(jī)會在設(shè)備研究，處理技術(shù)和電路/系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)方面取得重大進(jìn)展。如果您是閱讀本文的學(xué)生，請意識到延續(xù)摩爾定律過程中，有許多激動人心的經(jīng)歷。
展開 DARPA與摩爾定律交織的歷史
甚至在1965年設(shè)定路線時，摩爾自己就預(yù)見到了微縮的終結(jié)。在他的開創(chuàng)性論文中，他傳達(dá)了我們所知道的摩爾定律，摩爾預(yù)測，除了技術(shù)和工程方面的挑戰(zhàn)之外，經(jīng)濟(jì)局限性最終可能成為微縮的障礙。同樣重要的是，在他的文章的第三頁，他預(yù)測，在我們今天所知的設(shè)計自動化、材料科學(xué)、封裝和架構(gòu)專業(yè)化領(lǐng)域的進(jìn)展，可以為日益強(qiáng)大的電子產(chǎn)品開辟道路。
根據(jù)摩爾50年前的觀察，他準(zhǔn)確地預(yù)測了我們今天所達(dá)到的目標(biāo)。為了紀(jì)念摩爾定律在電子領(lǐng)域的持續(xù)存在，DARPA將這一點(diǎn)稱為“摩爾定律的拐點(diǎn)”——在這一點(diǎn)上，我們今天確定的優(yōu)先事項將決定電子生態(tài)系統(tǒng)是會變得停滯、僵化和傳統(tǒng)，還是會變得動態(tài)、靈活和創(chuàng)新。
電子復(fù)興計劃：對摩爾定律的拐點(diǎn)的回應(yīng)
隨著摩爾定律的拐點(diǎn)的臨近，美國政府決定采取大規(guī)模行動，在未來五年內(nèi)投資15億美元，用于DARPA牽頭的“電子復(fù)興計劃（ERI）”。ERI尋求建立一個專業(yè)、安全、高度自動化的創(chuàng)新周期，使美國電子界從通用硬件時代轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)系統(tǒng)。
基于DARPA的電子發(fā)明傳統(tǒng)，ERI旨在促進(jìn)前瞻性的合作和新方法，以迎來電路專業(yè)化的新時代。這項大規(guī)模的計劃將把DARPA的開放研究模式應(yīng)用于微電子領(lǐng)域的未來，并將政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)、國防工業(yè)基地和國防部聯(lián)合起來，創(chuàng)造持續(xù)和巨大進(jìn)步所需的環(huán)境。
根據(jù)摩爾1965年論文第三頁所提供的指導(dǎo)，ERI試圖創(chuàng)建一個生態(tài)系統(tǒng)，在這個生態(tài)系統(tǒng)中，智能設(shè)計自動化工具能夠直接將邏輯圖轉(zhuǎn)換成物理芯片，中間不需要任何特殊的工程干預(yù)。這將使生產(chǎn)為特定功能設(shè)計的小批量定制電路（或加速器核心）在經(jīng)濟(jì)上可行，而不僅僅是生產(chǎn)大量通用電路。構(gòu)建和連接定制電路陣列以形成更大的系統(tǒng)的能力可以讓我們快速高效地創(chuàng)建各種獨(dú)特的電子產(chǎn)品。
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后摩爾時代看先進(jìn)封裝技術(shù)如何突破摩爾定律的限制？
摩爾定律，戈登·摩爾根據(jù)自己的經(jīng)驗在半導(dǎo)體領(lǐng)域做的一個預(yù)言：“在最小成本的前提下，集成電路所含有的元件數(shù)量大約每年便能增加一倍。
近年來該定律似乎已經(jīng)逐漸失效了，瘋狂的制程提升似乎已經(jīng)降溫下來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商已經(jīng)找到了另外一條發(fā)展之路，那就是先進(jìn)封裝。
要想在拇指大小的芯片上放入更多的晶體管，提高密度，這件事情變得越來越困難。一方面是成本問題，目前全球有能力建造7nm以下的晶圓制造廠只有臺積電、三星、英特爾，而且一座先進(jìn)晶圓廠的造價需要百億美元以上。另一方面是技術(shù)難題，隨著芯片尺寸的微縮，短道溝效應(yīng)導(dǎo)致的漏電、發(fā)熱和功耗嚴(yán)重問題一直困擾著芯片制程的繼續(xù)微縮。
摩爾定律仍然在持續(xù)，可是在制程接近1nm的情況下，晶體管的增長量是有限的，而且單位制程的提升的成本也越來越高，業(yè)界對于制程提升的追求熱情也降低，歸根到底還是背后成本的投入和利潤的獲得差距逐漸增大，不符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律。
因此在這一背景下，在摩爾定律之外，半導(dǎo)體則是嘗試更多途徑來繼續(xù)推動行業(yè)的發(fā)展，當(dāng)中先進(jìn)封裝技術(shù)則成為重要手段之一。
封裝（Package），是把集成電路裝配為芯片最終產(chǎn)品的過程，簡單地說，就是把鑄造廠生產(chǎn)出來的集成電路裸片（Die）放在一塊起到承載作用的基板上，把管腳引出來，然后固定包裝成為一個整體。它主要要三個作用：通過特殊材料保護(hù)脆弱的芯片、將芯片電子功能部分與外界互連以及物理尺度兼容。
隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)景氣度不斷提高，封測行業(yè)也迎來較好的表現(xiàn)。2020年全球主要半導(dǎo)體OSAT的封測業(yè)務(wù)營收均實(shí)現(xiàn)增長。
根據(jù)CINNO Research數(shù)據(jù)預(yù)測，至2023年，全球先進(jìn)封裝市場中大陸TOP4 OSAT的先進(jìn)封裝市場份額預(yù)計緩增至27%，國產(chǎn)先進(jìn)封裝技術(shù)替代不斷加速。
展開 “超級芯片”或在十年內(nèi)誕生，摩爾定律再續(xù)一命！
大家紛紛為摩爾定律續(xù)命
十年是否太長？實(shí)際上業(yè)界已經(jīng)非常焦慮了。
有關(guān)摩爾定律即將乃至已經(jīng)終結(jié)的論調(diào)最近幾年來愈發(fā)“深入人心”，好比英偉達(dá)CEO黃仁勛，在不久前的GTC蘇州直接說“摩爾定律已經(jīng)完結(jié)”。
但是，業(yè)界對于延長摩爾定律實(shí)際上從來都沒有死過心。
IRDS（International Roadmap for Devices and Systems）是IEEE設(shè)立的一個組織，從1965年開始，每年都會發(fā)布一份半導(dǎo)體領(lǐng)域技術(shù)路線圖，之前叫做ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）路線圖，2016年更名為IRDS，從而全面地反應(yīng)各種系統(tǒng)級新技術(shù)。
2017年，IRDS發(fā)布的路線圖引發(fā)了軒然大波，因為它預(yù)測傳統(tǒng)CMOS集成電路到2024年——距今僅僅6年后——就將走到盡頭。
從IRDS路線圖中可以看到，從2024年開始，雖然半導(dǎo)體工藝還還會有2.5nm、1.5nm線寬之分，但注意紅框部分，這幾種新工藝的柵極距等指標(biāo)是沒有變化的，也就是說晶體管并不會縮小，在5nm節(jié)點(diǎn)后就不會變了。換句話說，傳統(tǒng)CMOS電路將在2024年走到盡頭。
但是，CMOS電路在2024年“碰壁”，并不代表半導(dǎo)體技術(shù)就將停止發(fā)展。
展開 Intel的3D堆疊能否為摩爾定律續(xù)命？
當(dāng)然，Intel也不會坐以待斃，最近發(fā)布了基于3D堆疊芯片的新架構(gòu)Foveros，在采訪中更是坦言摩爾定律還有很多空間值得挖掘。本文將分析3D堆疊架構(gòu)對于Intel以及未來處理器市場的重要影響。
More Moore與More than Moore
隨著摩爾定律經(jīng)過數(shù)十載的發(fā)展，目前片上晶體管的尺寸已經(jīng)離技術(shù)極限不遠(yuǎn)。這意味著按照摩爾定律進(jìn)一步縮減晶體管特征尺寸的難度越來越大。于是，半導(dǎo)體工藝下一步發(fā)展走到了十字路口。
在過去摩爾定律的黃金時期，其背后的邏輯是：半導(dǎo)體行業(yè)需要以一個合適的速度增長以實(shí)現(xiàn)利潤的最大化。隨著制程的進(jìn)化，同樣的芯片的制造成本會更低，因為單位面積晶體管數(shù)量提升導(dǎo)致相同的芯片所需要的面積縮小。所以制程發(fā)展速度如果過慢，則意味著芯片制作成本居高不下，導(dǎo)致利潤無法擴(kuò)大。因此，摩爾定律背后的終極推動力其實(shí)是經(jīng)濟(jì)因素。同時，隨著半導(dǎo)體特征尺寸下降，芯片的性能也會上升，因此縮小晶體管的特征尺寸可謂是一舉兩得。
然而，隨著半導(dǎo)體工藝接近極限，進(jìn)一步做小特征尺寸越來越貴，在16nm節(jié)點(diǎn)時半導(dǎo)體廠商紛紛引入了FinFET和multi-pattern技術(shù)，在減小特征尺寸的同時卻也大大增加了半導(dǎo)體工藝的成本；到了7nm又要開始引入EUV，甚至到了5nm以下的節(jié)點(diǎn)FinFET也不夠用了有可能需要使用更新一代的Gate-all-around器件，這又回進(jìn)一步提升成本。因此，現(xiàn)在的新半導(dǎo)體工藝僅僅是在出貨量足夠大的時候才能賺回高昂的成本，這也是現(xiàn)在只有少部分公司有能力和決心使用最新半導(dǎo)體工藝的原因。換句話說，特征尺寸繼續(xù)縮小的經(jīng)濟(jì)推動力在目前7nm的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)較小。
另一方面，甚至性能上的推動力也不如以往。
展開 摩爾定律的三個方向
照片來源：臺積電
硅金礦：與GlobalFoundries不同，臺積電認(rèn)為遵循摩爾定律有利可圖。
近年來，繼續(xù)縮小晶體管的特征尺寸變得更加昂貴和棘手，以至于只有四家邏輯芯片制造商——GlobalFoundries、英特爾、三星和臺積電——計劃繼續(xù)投入數(shù)十億美元進(jìn)行更小尺寸晶體管的研發(fā)。如今，這些公司的數(shù)量已經(jīng)減少，剩下的公司的時間表也在向后調(diào)整。但是，不要認(rèn)為摩爾定律已經(jīng)全面終結(jié)。如果你不缺錢，你現(xiàn)在可能手里有至少兩部智能手機(jī)，它們就是摩爾定律尚有勢力范圍的證據(jù)。而且，在沒有縮小晶體管的情況下提高性能的新方法似乎即將出現(xiàn)。
壞的
今年8月，GlobalFoundries宣布停止前沿芯片制造工藝的開發(fā)。該公司曾計劃轉(zhuǎn)移到7納米節(jié)點(diǎn)，然后開始使用極端紫外光刻技術(shù)（EUV）來降低這一工藝的成本。實(shí)現(xiàn)7納米節(jié)點(diǎn)之后，它將會開發(fā)出更先進(jìn)的光刻技術(shù)，去實(shí)現(xiàn)5納米和3納米節(jié)點(diǎn)。盡管在位于紐約州馬爾他的Fab 8工廠安裝了兩臺EUV機(jī)器，但所有這些計劃現(xiàn)在都無限期擱置，公司甚至可能將EUV系統(tǒng)賣回給它們的制造商ASML Holding。
GlobalFoundries首席技術(shù)官Gary Patton表示：“我們都盯著這些數(shù)字，很明顯，對于那些前沿的產(chǎn)品來說，投資回報持續(xù)降低。”最終，公司高管選擇了利潤率。
GlobalFoundries并不是唯一一家在新工藝的研發(fā)上苦苦掙扎的公司。英特爾今年早些時候透露，它將10納米工藝的量產(chǎn)時間推遲到了2019年。（英特爾的10納米工藝被認(rèn)為大致相當(dāng)于其他公司的7納米工藝。）這讓該公司兩個制造節(jié)點(diǎn)之間的時間間隔拉長到了5年。
好的
不過，對于臺積電來說，向7納米技術(shù)的轉(zhuǎn)移顯然進(jìn)展順利。在今年9月份的一次活動中，蘋果高管表示，新款iPhone Xs和Xs Max將是首款采用7納米制造技術(shù)制造的處理器的智能手機(jī)。
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