摩尔定律50岁了,但未必撑得到60

2015-04-17 08:57:39来源: 互联网
    摩尔定律本周日就将迎来50岁生日,但它或许撑不到60岁。
 
    摩尔定律的大致内容是:计算机的计算性能或芯片上的晶体管数量大约每过两年就会翻一番。自从英特尔联合创始人戈登·摩尔(GordonMoore)1965年首次在《电子学杂志》(ElectronicsMagazine)的一篇论文中公布这一定律以来,整个科技进程都在沿着它的预测前进。
 
    芯片行业的稳步发展已经给计算行业带来了直接利益:每一代芯片的体积都比上一代更小,而性能至少与上一代持平,价格也更加便宜。2015年的英特尔芯片拥有数十亿个晶体管,而摩尔发布论文时预计1975年将有6.5万个晶体管。
 
    然而,芯片生产总归要受制于物理极限,而英特尔这样的公司正在逐渐接近这一极限。就连摩尔本人也在2010年接受采访时表达了同样的观点。他说,一旦晶体管的体积小到原子那么大,就不可能再小了。到那时,提升计算性能的唯一办法就是调转方向,增大芯片体积,所以成本也必然增加。
 
    没有多少人比英特尔CFO斯塔西·史密斯(StacySmith)更清楚这一状况,他的工作就是确保英特尔的工程师继续保持摩尔定律的有效性。他在该公司周二发布财报后接受了Re/code的采访,并表示英特尔目前只能提前展望未来几代芯片制造技术。他不愿多谈之后的情况。
 
   “摩尔定律是一种经济学观察,而不是物理学观察。”史密斯说,“摩尔发现,晶体管的单位成本会随着时间的推移而下降,使得我们可以借此提升性能。”
 
    曾几何时,芯片小型化的趋势似乎永无止境,但现在看来,这种物理极限将会给英特尔造成烦恼。截至上一季度末,该公司有半数的芯片出货量都采用了新的14纳米工艺,取代了之前的22纳米工艺。
 
    1纳米等于十亿分之一米,从纸面上看,一个英文句号的尺寸大约就相当于100万纳米。14纳米的物体体积小于常见的病毒细胞,基本与常见细菌的外细胞壁厚度相仿。
 
    史密斯表示,展望未来,英特尔可以实现10纳米工艺,但他也表现得很谨慎,不肯预测具体的时间。倘若按照常规的计划,英特尔可能会在明年末的某个时间开始生产10纳米芯片。
 
    英特尔还在“提前展望”7纳米技术。“我们可以看到7纳米,但这种提前展望表明,我们仍然可以按照以往的提升速度继续降低晶体管的成本。”史密斯说。史密斯同样没有透露具体时间,但按照以往的惯例,该公司可能会在2018年的某个时候推出7纳米工艺芯片。
 
    在此之后,前景可能就会模糊。下一个里程碑将是5纳米,按照之前的规律,大概会在2020年末实现。(5纳米相当于一个DNA链的尺寸)。按照常规的2年产品周期计算,大约要等到2022年。很多人了解相关技术的人都给出了类似的时间预测,那时距离摩尔定律60岁还有3年时间,而摩尔定律也将会达到它的逻辑极限。
 
    谈到这里,史密斯提到了英特尔CEO科再奇(BrianKrzanich),他说:“布莱恩会说,从7纳米缩小到5纳米将变得更加困难,能达到这一水平的人将越来越少。”
 
    英特尔会怎样应对?他并没有明说,但这并不意味着英特尔没有制定长期计划。毕竟,该公司仅去年的研发成本就高达115亿美元,高于2012年的101亿美元,而且额外付出了100亿美元的资本开支。很少有人能够跟上英特尔的步伐。10年前,拥有尖端芯片生产能力的企业有18家,今天仅剩4家,包括英特尔、三星、GlobalFoundries和台积电。
 
    但世界科学家永远都怀有希望:世界各地的研究人员已经证明,晶体管的体积可以降至3纳米甚至1纳米。2012年,澳大利亚的一个团队就用一个磷原子制作了一个晶体管。但这些都是在严格的实验室环境中实现的,远未达到量产的水平。
 
    另外还有其他一些材料可以取代硅来制作芯片:曾经有人提到过硅锗和纯锗,甚至是石墨。
 
    英特尔尚未透露如何突破5纳米。该公司曾经多次透露,一项名为“远紫外光刻”(Extreme UltraVioletLithography)的技术或许可以实现这一目标。但该技术价格昂贵、工艺复杂,只能在真空环境中进行。
 
    英特尔曾经多次证明,有关摩尔定律将会终结的预言并不正确。但今后要继续做到这一点,却并非易事。

关键字:摩尔定律  晶体管

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2015/0417/article_10974.html
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