摩爾定律已過時(shí)？誰還能撐起芯片的天下？

熟悉半導(dǎo)體行業(yè)的人想必對(duì)摩爾定律很熟悉，摩爾定律自問世以來就是半導(dǎo)體行業(yè)的最高目標(biāo)，正是基于該目標(biāo)，電子設(shè)備變得更加快速、高效且便宜，然而隨著集成電路的尺寸越來越小，摩爾定律逐漸難以實(shí)現(xiàn)，因此很多人聲稱：摩爾定律已死。

摩爾定律簡(jiǎn)單來說是一個(gè)著名的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即每18-24個(gè)月里，集成電路柵可容納的晶體管數(shù)量將翻倍因此，同時(shí)成本也將下降一半。該定律已持續(xù)幾十年，但隨著新工藝節(jié)點(diǎn)的不斷推出，工藝制程也在一步步向著物理極限逼近，實(shí)現(xiàn)摩爾定律越來越困難。

對(duì)于摩爾定律達(dá)到極限的說法，很多人將其歸于量子隧穿效應(yīng)，即晶體管如果持續(xù)縮小，甚至可能到達(dá)幾個(gè)原子的尺寸。在這個(gè)尺度下，量子效應(yīng)會(huì)大大增強(qiáng)。這時(shí)，不需要給柵極施加電流，某些電子就可以直接從發(fā)射極直接流向集電極，這意味著晶體管的功能受到很大削弱，會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。

因此，為了繼續(xù)減小柵極大小，人們也提出了多種解決方法，如將柵極材料替換成高介電材料，以防止電子的穿透。或者將柵極做成類似魚鰭的叉狀 3D 架構(gòu)，用立體結(jié)構(gòu)取代平面器件來增強(qiáng)柵極的控制能力，以減小量子隧穿對(duì)芯片的影響。

但這些方法無一例外都屬于“緩兵之計(jì)”，若是沒有材料上的突破性進(jìn)展，摩爾定律依然會(huì)死去。

越來越多人認(rèn)為，摩爾定律的極限將在 2025 年左右到來，但也有樂觀的人認(rèn)為還能持續(xù)更久。然而隨著ChatGPT的流行，關(guān)于摩爾定律已死的討論也越來越多，其中包括摩爾定律創(chuàng)始人戈登·摩爾。

雖然晶體管數(shù)量的增加趨于平緩是不爭(zhēng)的事實(shí)，但是各大廠商為了能跟上摩爾定律，仍然在不斷努力。未來人類可能會(huì)通過優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)和使用更高效的材料來提高晶體管的性能，或者采用新型的計(jì)算架構(gòu)，例如量子計(jì)算機(jī)和神經(jīng)元計(jì)算機(jī)等，來滿足不同領(lǐng)域和應(yīng)用的需求。

在 AI 迎來“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的當(dāng)下，我們需要更強(qiáng)大、更快速、更節(jié)能的芯片去支持更復(fù)雜、更智能、更創(chuàng)新的AI系統(tǒng)。