摩爾定律還在運行嗎？

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為了加速SiTime MEMS硅晶振產(chǎn)品的應用普及，讓中國電子工程師能快速體驗MEMS硅晶振的高穩(wěn)定性、高可靠性、超小封裝、超低功耗、超低抖動等更多優(yōu)勢，SiTime公司聯(lián)合本土半導體分銷商北京晶圓電子有限公司共同建立SiTime樣品中心，為用戶提供免費樣品申請，小批量試產(chǎn)、現(xiàn)貨應急、特價申請、技術支持等便捷服務，更多信息請訪問www.sitimechina.com，客戶服務熱線400-888-2483。

摩爾定律（Moore’s law）預測，集成電路（IC）中封裝的晶體管數(shù)量將每兩年翻一番，而計算成本將減半，這一預測具有顯著的長期性。1965年，當英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人兼名譽主席戈登·摩爾（Gordon Moore）做出這一大膽的觀察時，很少有人會想到，最先進的微芯片有一天會包含10億個以上的電路。50多年來，由于電路不斷縮小，計算設備一年又一年地穩(wěn)步地變得更小、更快、更便宜。

但摩爾定律與物理定律背道而馳。領先的鑄造廠和芯片制造商正在達到工藝技術的物理極限，至少我們今天知道這一點。從7納米（nm）遷移到5納米及更小的節(jié)點變得非常困難，成本也非常高。集成電路性能、密度和成本降低方面的收益現(xiàn)在是遞增的。隨著摩爾定律的不斷發(fā)展，通過多核體系結構、軟件、人工智能和機器學習、互連、封裝和材料科學的進步，計算能力和效率將實現(xiàn)有意義的飛躍。

同時，摩爾定律對于獨立于5nm技術制造的其他類型的半導體器件仍有余生，包括那些包含模擬電路或根本沒有晶體管的器件。硅基微機電系統(tǒng)（MEMS）硅晶振就是一個很好的例子。

晶振是電子系統(tǒng)的心跳，傳遞準確、穩(wěn)定的信號——就像人類的心跳一樣——為系統(tǒng)中的所有數(shù)字組件提供參考。定時裝置包括無源諧振器、有源振蕩器、集成時鐘發(fā)生器和緩沖器，每一個都為系統(tǒng)提供不同的功能。晶振內(nèi)部有兩個基本部件：以共振頻率振動的諧振器和將這些振動轉(zhuǎn)換為電信號并進行分配的模擬IC。這些組件組合在一個封裝系統(tǒng)（SIP）設備中，以形成一個集成的定時解決方案。

大多數(shù)諧振器都基于石英晶振，在制造過程中需要精確切割才能達到所需的諧振頻率。雖然石英是一種成熟、廣泛使用的技術，在電子行業(yè)已經(jīng)服務了70多年，但它也有一些局限性，如尺寸、易碎性、對機械應力的敏感性，以及隨時間和溫度的老化效應。此外，由于這些固有的限制以及制造和包裝限制，摩爾定律不適用于石英技術。

摩爾定律是由半導體制造業(yè)的進步實現(xiàn)的，每一代新工藝技術，尤其是光刻技術，都會增加晶體管密度。相比之下，MEMS的進步并不是源于工藝制造，而是源于MEMS技術和IC設計的創(chuàng)新。雖然摩爾定律不直接適用于硅MEMS定時器件的設計和制造，但從石英遷移到MEMS硅晶振的好處是可比的：能夠擴大生產(chǎn)規(guī)模，實現(xiàn)指數(shù)級更小的尺寸、更低的成本和更高的性能。

與摩爾定律使晶體管密度加倍、功率減半的原理類似，基于SiTime MEMS的硅晶振每一代都在不斷改進關鍵計時指標。

近年來，硅基MEMS技術已成為石英諧振器的一種優(yōu)越替代品。與石英諧振器相比，基于硅MEMS的諧振器在技術和設備性能方面正在經(jīng)歷指數(shù)級的改進，從而實現(xiàn)了更高的性能、更低的功耗、更小的尺寸和更好的可編程性。在惡劣環(huán)境中，包括不斷變化的溫度、沖擊和振動，它們通常也更堅固可靠。

由于這些原因，基于SiTime MEMS的計時解決方案正在廣泛的市場上迅速取代石英，包括消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、計算、5G基礎設施、工業(yè)自動化、汽車和航空航天防御。今天80億美元的計時產(chǎn)業(yè)從石英到硅MEMS技術的轉(zhuǎn)變速度有多快？

時間會證明一切。

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