“自我實(shí)現(xiàn)的預(yù)言”摩爾定律，如何繼續(xù)引領(lǐng)創(chuàng)新

59年前，1965年4月19日，英特爾公司聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）應(yīng)邀在《電子》雜志上發(fā)表了一篇四頁短文，提出了我們今天熟知的摩爾定律（Moore’s Law）。

就像你為未來的自己制定了一個(gè)遠(yuǎn)大但切實(shí)可行的目標(biāo)一樣，摩爾定律是半導(dǎo)體行業(yè)的自我實(shí)現(xiàn)。雖然被譽(yù)為技術(shù)創(chuàng)新的“黃金法則”，但一些事情尚未廣為人知…….

1. 戈登·摩爾完善過摩爾定律的定義

在1965年的文章中，戈登·摩爾提出，在未來十年內(nèi)，芯片上的晶體管數(shù)量將每年翻一番。1965-1975年半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展情況印證了他的預(yù)測(cè)。1975年，他將他的預(yù)測(cè)調(diào)整為芯片上的晶體管數(shù)量將每?jī)赡攴环?，而成本只?huì)略有增加，形成了如今的摩爾定律。

2 摩爾定律是對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)的預(yù)測(cè)

摩爾定律是戈登·摩爾對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的觀察和對(duì)未來發(fā)展的預(yù)測(cè)，而非物理定律或自然規(guī)律。

摩爾定律之所以能一直持續(xù)，是因?yàn)橐淮忠淮雽?dǎo)體人堅(jiān)持不懈的探索。

3. 持續(xù)創(chuàng)新是摩爾定律的精神所在

對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)而言，摩爾定律像一面旗幟，引領(lǐng)著整個(gè)行業(yè)不斷探索全新技術(shù)。摩爾定律體現(xiàn)了以技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)推動(dòng)算力指數(shù)級(jí)提升的信念。

持續(xù)創(chuàng)新正是摩爾定律的精神所在。英特爾CEO帕特·基辛格表示：“在窮盡元素周期表之前，摩爾定律都不會(huì)停止?！?/p>

4. 摩爾定律為數(shù)字化世界奠定了基礎(chǔ)

在過去的五十多年里，摩爾定律一直在推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。作為算力的載體，半導(dǎo)體是信息技術(shù)發(fā)展的基石，因而摩爾定律為我們所處的這個(gè)日益數(shù)字化、智能化的世界奠定了基礎(chǔ)。

摩爾定律為制造速度更快、體積更小、價(jià)格更實(shí)惠的晶體管提出了要求，帶來了計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備的快速迭代，驅(qū)動(dòng)了各種數(shù)字化應(yīng)用的蓬勃發(fā)展。

5. 摩爾定律仍在持續(xù)

雖然業(yè)界有眾多討論，但摩爾定律仍然在很好地延續(xù)著。目前，單個(gè)設(shè)備中的晶體管數(shù)量為數(shù)十億，英特爾預(yù)計(jì)，到2030年，單個(gè)封裝中集成的晶體管數(shù)量將達(dá)到一萬億。這一增長(zhǎng)節(jié)奏仍然符合摩爾定律。

6. 晶體管微縮仍有創(chuàng)新空間

推進(jìn)摩爾定律的傳統(tǒng)路徑，把晶體管做得越來越小，終有一天將會(huì)走到盡頭，但目前而言，制程技術(shù)的創(chuàng)新空間還有很大。

英特爾將于Intel 20A和Intel 18A兩個(gè)節(jié)點(diǎn)開始采用RibbonFET全環(huán)繞柵極晶體管架構(gòu)和PowerVia背面供電技術(shù)，開啟半導(dǎo)體制程的“埃米時(shí)代”。接下來的Intel 14A將采用High-NA EUV（極紫外光刻）技術(shù)。英特爾也在探索互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（CFET）架構(gòu)和直接背面觸點(diǎn)等更先進(jìn)的背面供電方案。

7. “系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化”將驅(qū)動(dòng)摩爾定律的下一波浪潮

英特爾認(rèn)為，摩爾定律的下一波浪潮將依靠名為系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化（STCO）的發(fā)展理念。

系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化是一種“由外向內(nèi)”的發(fā)展模式，從產(chǎn)品需支持的工作負(fù)載及其軟件開始，到系統(tǒng)架構(gòu)，再到封裝中必須包括的芯片類型，最后是半導(dǎo)體制程工藝。系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化，就是把所有環(huán)節(jié)共同優(yōu)化，由此盡可能地改進(jìn)最終產(chǎn)品。

8. 先進(jìn)封裝技術(shù)正成為延續(xù)摩爾定律的關(guān)鍵技術(shù)

先進(jìn)封裝技術(shù)的發(fā)展，如英特爾的EMIB 2.5D和Foveros 3D封裝等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)芯粒的高帶寬連接，從而讓每個(gè)特定功能的芯粒都可以基于最合適的制程技術(shù)打造，提升芯片的整體性能并降低功耗。

英特爾也在探索基于混合鍵合的下一代3D先進(jìn)封裝技術(shù)，有望將互連間距繼續(xù)微縮到3微米，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)單片式芯片，即與一整塊大芯片相似的互連密度和帶寬。

9. 材料創(chuàng)新將助力摩爾定律的延續(xù)

玻璃基板通過封裝材料的更新，大幅提高基板上的互連密度，助力打造高密度、高性能的芯片封裝。

英特爾還在探索過渡金屬二硫?qū)倩锏?D通道材料，可用于CMOS晶體管關(guān)鍵組件，有望進(jìn)一步微縮晶體管物理柵極長(zhǎng)度。

10. 推進(jìn)摩爾定律，還有更多可能性

超越CMOS的新型器件和神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、量子計(jì)算等有望大幅提高性能、降低功耗的全新計(jì)算范式，也將為摩爾定律的延續(xù)開辟新的空間。