1957年，8位科學(xué)家在攝影器材公司老板謝爾曼·費(fèi)爾柴爾德的支持下，成立仙童半導(dǎo)體公司。7年后，仙童其中一位創(chuàng)始人摩爾提出了*的“摩爾定律”，沿用半個(gè)世紀(jì)：集成電路上能被集成的晶體管數(shù)目每18個(gè)月將翻一番。也就是說(shuō)，處理器的性能每隔兩年翻一倍，并在今后數(shù)十年內(nèi)保持著這種勢(shì)頭。
（圖：仙童公司的八位創(chuàng)始人）
之后，摩爾離開(kāi)半導(dǎo)體“黃埔軍?！毕赏荆c同伴諾伊斯創(chuàng)辦了Intel公司。
說(shuō)到摩爾定律，它并非自然科學(xué)定律，是在一定程度揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。不過(guò)，在過(guò)去幾十年的半導(dǎo)體發(fā)展中，這個(gè)定律具有非常高的準(zhǔn)確性。
來(lái)看一組intel CPU的發(fā)展數(shù)據(jù):
1999年，intel發(fā)布Pentium III（奔騰3）處理器。Pentium III是一種1×1平方硅，有950萬(wàn)個(gè)晶體管，采用Intel 250nm工藝技術(shù)制造。
2000年，intel發(fā)布Pentium Willamette(奔騰 威拉米特)，生產(chǎn)工藝為180nm，cpu晶體管數(shù)量達(dá)到4200萬(wàn)。
2002年，intel推出Pentium IV（奔騰4）處理器，可以實(shí)現(xiàn)每秒22億次循環(huán)操作。它使用英特爾的130nm工藝技術(shù)生產(chǎn)，包含5500萬(wàn)晶體管。
2003年，intel Centrino（迅馳移動(dòng)計(jì)算技術(shù)）面世，以及Pentium M（奔騰 M）處理器。該處理器基于一種新的移動(dòng)優(yōu)化微體系結(jié)構(gòu)，使用英特爾的130nm微米工藝技術(shù)生產(chǎn)，包含7700萬(wàn)個(gè)晶體管。
2005年，intel的*個(gè)主流雙核處理器Pentium D（奔騰D）處理器，誕生于使用英特爾*的90nm工藝技術(shù)生產(chǎn)的2.3億個(gè)晶體管。
2006年，intel Core 2雙核處理器誕生。該處理器搭載了超過(guò)2.9億個(gè)晶體管，采用英特爾65nm制程技術(shù)，在*上幾個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)。
4年后，2010年推出的Core i7 980X，制作工藝為32nm，晶體管數(shù)量為11.7億個(gè)。
可以看到，到21世紀(jì)頭十年，摩爾定律幾乎預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，以致50年后其提出者戈登·摩爾在接受采訪(fǎng)時(shí)也說(shuō)道“這只是一個(gè)大膽推測(cè)。但后來(lái)這個(gè)推論不斷驅(qū)動(dòng)和主宰半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，我也就心安理得了。”
某物被稱(chēng)做定律，實(shí)際是指科學(xué)上對(duì)某種客觀規(guī)律的概括，反映事物在一定條件下發(fā)生一定變化過(guò)程的必然關(guān)系。那么反言之，定律就可能在其它條件下失效或者不準(zhǔn)確。沒(méi)有任何一種理論可以描述宇宙當(dāng)中的所有情況，也沒(méi)有任何一種理論可能完全正確。
摩爾定律在其本人提出之后，實(shí)際也進(jìn)行了一次更新。在1975年的IEEE國(guó)際電子組件大會(huì)上，摩爾提交過(guò)一次修正：在未來(lái)十年，隨著用來(lái)開(kāi)發(fā)技術(shù)的機(jī)械越來(lái)越貴，“每年翻番法則”將減緩到每十八個(gè)月翻一番（編者注：這次更改也就形成了現(xiàn)在的通用說(shuō)法18個(gè)月，最初是12月，即一年更新一次）。
（圖：摩爾在1975將定律更新改為18-24個(gè)月）
21世紀(jì)頭十年，這個(gè)規(guī)律開(kāi)始受到挑戰(zhàn)，從intel 在2007年提出的“Tick-Tock”模型（編者注：intel的一種開(kāi)發(fā)周期。Tick-Tock 源于鐘擺原理，是指時(shí)鐘每秒鐘發(fā)生的 “嘀嗒” 聲。英特爾每?jī)赡赀M(jìn)行一次處理器升級(jí)架構(gòu)變動(dòng)，遇到 Tick 年則改變處理器制造工藝，而走到 Tock 年則改變制造工藝下的架構(gòu)。）到2016年的“PAO”模型（編者注：intel提出的一種開(kāi)發(fā)周期。其包括三步戰(zhàn)略，為制程工藝（PROCESS） – 架構(gòu)更新（ARCHITECTURE） – 優(yōu)化（OPTIMIZATION），首字母拼寫(xiě)為“PAO”），酷睿處理器并沒(méi)有嚴(yán)格按照既定的路線(xiàn)升級(jí)制程工藝，甚至逐漸偏離了摩爾定律所定義的硅晶體管數(shù)量的周期性指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。2015年，intel承認(rèn)其10nm 制造工藝無(wú)法在當(dāng)年年底前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
（圖：調(diào)整后的摩爾定律）
然后，從2016年以來(lái)的酷睿工藝來(lái)看，CPU制程確實(shí)在放緩，僅“+”號(hào)后綴就使用了兩次，也讓intel被業(yè)界戲稱(chēng)為在“擠牙膏”。那究竟是什么阻礙了處理器制作工藝呢？
首先，高等化學(xué)指出，指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)會(huì)有盡頭。lg2=0.3，這就意味著每十年晶體管數(shù)量要提高一百倍。i9 9900K約32億個(gè)晶體管，再過(guò)七十年數(shù)目將超過(guò)CPU內(nèi)的原子數(shù)。
原子是最小的粒子，晶體管通過(guò)化學(xué)方式印刷，無(wú)法超越原子。通過(guò)化學(xué)變化不可能將其印刷得比原子還小，這是制約硅（Si）晶體管增長(zhǎng)的最根本原因。
再者，經(jīng)濟(jì)因素考慮來(lái)說(shuō)，越來(lái)越嚴(yán)苛的制造工藝導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)用日益增長(zhǎng)，每開(kāi)發(fā)一代更先進(jìn)的制程都會(huì)花費(fèi)巨額的資金。就像之前消息intel豪擲200億建設(shè)晶圓廠，花費(fèi)確實(shí)巨大，一時(shí)成為頭條新聞。
摩爾定律已經(jīng)不僅僅是intel一個(gè)公司的理論，它影響到電子科技的發(fā)展。但是，與以Nvidia CEO黃仁勛為代表的廠商認(rèn)為“摩爾定律已死”不同，AMD和ASML等仍然相信摩爾定律仍然生效。今年，ASML開(kāi)發(fā)副總裁Tony Yen在接受《路透社》采訪(fǎng)時(shí)，仍表達(dá)了對(duì)摩爾定律的認(rèn)可，“許多人說(shuō)摩爾定律失效或減速，但我認(rèn)為沒(méi)有，也沒(méi)有減速。就ASML的看法，摩爾定律可能還會(huì)再延續(xù)10 年，甚至更長(zhǎng)。且芯片面積微縮未來(lái)還可持續(xù)至少10年。”
（圖：NVIDIA黃仁勛曾在GTC稱(chēng)“摩爾定律已終結(jié)”）
現(xiàn)在
中國(guó)也要推翻摩爾定律？
芯片行業(yè)如果一直按照摩爾定律推進(jìn)的話(huà)，那么中國(guó)半導(dǎo)體將永遠(yuǎn)趕不上之前的選手，而摩爾定律的逐漸失效給了中國(guó)國(guó)產(chǎn)化半導(dǎo)體一個(gè)機(jī)遇。
在一些應(yīng)用芯片領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)有了不小起色。比如華為海思麒麟已躋身手機(jī)芯片行業(yè)*梯隊(duì)，比如高德紅外探測(cè)器芯片，在技術(shù)水平上已經(jīng)超過(guò)歐洲，比肩美國(guó)企業(yè)。中國(guó)也成為全球五個(gè)掌握軍用紅外探測(cè)器核心技術(shù)的*之一。
工藝方面，2月25日，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與德國(guó)團(tuán)隊(duì)在*期刊《自然》（Nature）上發(fā)表了題為“穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示” 的研究論文，報(bào)告了一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的*原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。目前，清華大學(xué)正積極支持和推動(dòng)SSMB EUV光源在*層面的立項(xiàng)工作。清華SSMB研究組已向*發(fā)改委提交“穩(wěn)態(tài)微聚束極紫外光源研究裝置”的項(xiàng)目建議書(shū)，申報(bào)列為“十四五”*重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。（消息來(lái)源：清華大學(xué)）
（圖：清華大學(xué)官網(wǎng)）
中國(guó)半導(dǎo)體落后于歐洲和美國(guó)，如今只能迎頭趕上，如“后摩智能”所說(shuō)，還是要?jiǎng)?chuàng)造“后摩爾”解決方案。
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