?什么是摩爾定律？

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2023-07-30 08:53湖北活力創(chuàng)作者

關(guān)注

摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內(nèi)容為：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻兩倍以上。

這一定律揭示了信息技術(shù)進步的速度。盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個世紀(jì)，摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。預(yù)計定律將持續(xù)到至少2015年或2020年。

一，摩爾定律的發(fā)展歷程

摩爾定律最早是在1965年4月19日，《電子學(xué)》雜志第114頁發(fā)表了摩爾（時任仙童半導(dǎo)體公司工程師）撰寫的文章〈讓集成電路填滿更多的元件〉，文中預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍。

1975年，摩爾在IEEE國際電子元件大會上提交了一篇論文，根據(jù)當(dāng)時的實際情況對摩爾定律進行了修正，把“每年增加一倍”改為“每兩年增加一倍”，而現(xiàn)在普遍流行的說法是“每18個月增加一倍”。但1997年9月，摩爾在接受一次采訪時聲明，他從來沒有說過“每18個月增加一倍”，而且SEMATECH路線圖跟隨24個月的周期。

隨著元件尺寸越來越接近物理極限，研發(fā)新一代的工藝節(jié)點時，僅縮小元件尺寸是不夠的。多家研究機構(gòu)和半導(dǎo)體公司都在試圖改善晶體管結(jié)構(gòu)設(shè)計，以盡可能地延續(xù)摩爾定律。高介電常數(shù)（high-k）閘極介電層（gate dielectric）的出現(xiàn)使得閘極對電流的控制更有效，從45nm節(jié)點開始被采用。 多閘極晶體管將閘極對電流的控制從溝道的一個表面增加到了三個表面，從22nm節(jié)點開始被采用。

二，摩爾定律的未來展望

為了讓摩爾定律延續(xù)到更小的元件尺度，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在不同的材料、元件結(jié)構(gòu)和工作原理方面的探索一直在進行中。探索的問題之一是晶體管的閘極設(shè)計。隨著元件尺寸越來越小，能否有效地控制晶體管中的電流變得越來越重要。相比于三面都有閘極的多閘極晶體管，納米線晶體管將閘極四面圍住，從而進一步改善了閘極對電流的控制。

關(guān)于摩爾定律的終點究竟還有多遠(yuǎn)，看法并不一致。有預(yù)測認(rèn)為摩爾定律的極限將在2025年左右到來，但也有更樂觀的預(yù)測認(rèn)為還能持續(xù)更久。而作為悲觀者提供的實例，AMD EPYC CPU 64C 128T (ES)已不符合摩爾定律 。

三，摩爾定律的意義和影響

摩爾定律是簡單評估半導(dǎo)體技術(shù)進展的經(jīng)驗法則，其重要的意義在于大抵而言，若在相同面積的晶圓下生產(chǎn)同樣規(guī)格的IC，隨著制程技術(shù)的進步，每隔一年半，IC產(chǎn)出量就可增加一倍，換算為成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。就摩爾定律延伸，IC技術(shù)每隔一年半推進一個世代。

由于集成度越高，晶體管的價格越便宜，這樣也就引出了摩爾定律的經(jīng)濟學(xué)效益，在20世紀(jì)60年代初，一個晶體管要10美元左右，但隨著晶體管越來越小，小到一根頭發(fā)絲上可以放1000個晶體管時，每個晶體管的價格只有千分之一美分。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，按運算10萬次乘法的價格算，IBM704電腦為85美分，IBM709降到17美分，而60年代中期IBM耗資50億研制的IBM360系統(tǒng)電腦已變?yōu)?0美分。

摩爾定律不僅反映了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，也推動了整個信息技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和變革。個人電腦、因特網(wǎng)、智能手機等技術(shù)改善和創(chuàng)新都離不開摩爾定律的延續(xù)。摩爾定律也影響了其他領(lǐng)域的發(fā)展，比如生物技術(shù)、納米技術(shù)、量子計算等。

摩爾定律不僅是一個技術(shù)上的挑戰(zhàn)和目標(biāo)，也是一個經(jīng)濟上和社會上的驅(qū)動力和變革因素。雖然摩爾定律面臨著種種物理和工程上的限制和困難，但它仍然在不斷地延續(xù)和創(chuàng)新中。

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評論列表（3條）

賽腦先森

這是我的觀點

07-31 09:13

遼寧

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自由的靈魂的空間

一個時代結(jié)束了

07-31 09:16

四川

回復(fù)

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玉馬無價

我覺得這就是一個理論

07-31 09:16

湖南