半导体行业中的金科玉律,摩尔定律将何去何从?

2019-07-31 14:23:02 来源:半导体行业观察
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最近,关于摩尔定律何时会失效的话题,成为不少芯片制造商谈论的热点。由于这一定律被半导体行业当作金科玉律,它今后命运何去何从,引发不少业界人士关注。

 

1965年,美国英特尔公司联合创始人戈登·摩尔博士著文指出,芯片中晶体管的数量每年会翻番,半导体的性能与容量将以指数式增长,这就是摩尔定律的雏形。1975年,摩尔博士修正了该定律为:每隔24个月,晶体管的数量将翻番。晶体管数量翻倍带来的好处就是:更快、更小、更便宜。这就引出了摩尔定律的经济学效益——对芯片来说,集成度越高,晶体管的价格就越便宜。摩尔定律并不是物理法则,也不是一种科学理论,而是对芯片发展趋势的一种分析预测。

 

当摩尔博士提出这一定律时,集成电路刚刚问世7年,这一预测在当时非常具有前瞻性。回顾计算机的发展历程,50多年来的事实证明:摩尔博士的预言是准确的。尽管,晶体管数量翻番的周期已经从最初的1年增加到了如今的两年,但摩尔定律依然有效,而且成为推动芯片技术发展的一大动力。

 

摩尔定律是信息技术发展的指路明灯。这一定律不仅揭示了信息技术进步的速度,还揭示了计算机学科的内涵及其发展规律。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人不可或缺的工具,信息技术由实验室进入无数个普通家庭,互联网将全世界联系起来,多媒体视听设备丰富着每个人的生活……可以说,摩尔定律决定了信息技术的变化在加速,而技术与产品的创新大致按照这一定律的节奏——超前者多数成为先锋,落后者则容易被淘汰。

 

这一切背后的动力都是半导体芯片。如果按照旧有方式将晶体管、电阻和电容分别安装在电路板上,那么不仅个人计算机和移动通信不会出现,连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔定律已不仅仅是针对芯片技术的法则,它在未来很可能扩展到无线技术、光学技术、传感器技术等领域,成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。

 

由于芯片技术的快速发展,摩尔定律受到了一定限制,主要包括随着更多晶体管被装入芯片当中,相应会出现电子能量外泄和热量散发的现象。摩尔博士曾经表示,随着越来越多的集成电路被集中到小小的空间之内,设计人员必须集中精力研究克服能量外泄和减少散热的课题。

 

毫无疑问,摩尔定律对整个世界意义深远。不过,随着晶体管电路逐渐接近性能极限,这一定律将会走到尽头。它究竟何时会失效?多年来,专家们对这一问题众说纷纭。其实早在1995年美国芝加哥举行的信息技术国际研讨会上,美国科学家杰克·基尔比博士就表示,5纳米处理器的出现或将终结摩尔定律。中国科学家及未来学家周海中教授在此次研讨会上预言,由于纳米技术的快速发展,30年后摩尔定律很可能就会失效。前不久,摩尔博士认为这一定律到2020年就会黯然失色。一些专家最近指出,即使摩尔定律寿终正寝,信息技术前进的步伐也不会变慢,因为量子计算时代已经到来。

 

不管怎样,摩尔定律自从问世以来,一直引领着信息技术向前发展,而整个科技进程也沿着它的预测前进。它将激励人们不断创新科技,让生活更加美好。

 
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