没了摩尔定律,半导体该如何走下去?

时间:2016-05-05 11:09:02 来源:经济日报 有0人参与

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指引电脑及半导体产业技术发展数十年的摩尔定律(Moore's Law)正濒临极限,全球工程师原本一直维系着这个定律,不断让电脑晶片更小、更快、更便宜,如今半导体制程终于接近了物理极限,业界将推出新的预测系统预估电脑和半导体业未来发展。

摩尔定律由英特尔创始人之一戈登.摩尔(Gordon Moore)在一九六五年发表。主要指的是当价格不变时,积体电路上可容纳的电晶体数目约每隔十八个月就会增加一倍,性能也将提升一倍。之后,摩尔定律还被用于其他行业发展趋势的分析预测。

但摩尔定律也受限于物理定律,当晶片线宽(产业能制造的最小导线宽度)缩小到二十奈米以下,有人认为摩尔定律将无法继续预测半导体产业。因为线宽或许能持续在规定时间内缩短,制造成本却大幅上升。易言之,即便技术上电晶体尺寸能够循摩尔定律缩小,但商业上成本却大幅提升至单一公司无法负荷的程度。

摩尔定律长期以来鞭策电脑业做出惊人发展。举例而言,二○一一年上市售价四百美元的苹果iPad 2,性能比一九八○年代的超级电脑克雷二号还强,而克雷二号体积如同一台大型工业用洗衣机,造价要一千五百万美元。

没有这种发展,今天让Google、亚马逊等企业得以运作的云端资讯中心都将因太贵无法建造,也不会有智慧手机、平板电脑。不过,摩尔定律在二○○五年开始面临挑战,当时晶片面临过热问题,工程师被迫停止提高时脉、改采多处理器分工方式,继续维系该定律。

到了去年,英特尔宣布新一代十奈米制程晶片延缓出货,纽约时报说,这显示摩尔定律终于撑不下去了。

国际电机电子工程师学会订于四日提出新的预测系统,名为“国际设备与系统蓝图”,取代国际半导体业界使用近廿五年的“国际半导体技术蓝图”晶片技术预测系统。

美国、欧洲、日本、台湾、南韩的半导体协会,也将对“国际半导体技术蓝图”提出最后检讨报告。英特尔、IBM、三星等晶片大厂都是成员,但英特尔表示并未参与这次的报告。

半导体的小型化在未来五年将面临极限。电脑晶片目前是蚀刻出二维导线的矽基板,IBM正研究以奈米碳管和石墨烯当做运算元件的基板,希望这些基板利用的是光脉冲,而不是电压。