2028年將實現(xiàn)1nm的芯片，摩爾定律的發(fā)展將陷入困境

摩爾定律是英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾的經(jīng)驗之談，其核心內容為：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個月到24個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能大約每兩年翻一倍，同時價格下降為之前的一半。 [12] 摩爾定律是內行人摩爾的經(jīng)驗之談，漢譯名為“定律”，但并非自然科學定律，它一定程度揭示了信息技術進步的速度。

隨著芯片的制程工藝進入5nm時代，摩爾定律的極限時刻被提及，我們也能很明顯的感受的到，現(xiàn)階段芯片廠商對于全新制程工藝的研發(fā)，已經(jīng)陷入了一定的困境當中，技術突破的時間也被進一步拉大，這一度讓我們相信，芯片的研發(fā)或許真的已經(jīng)達到了摩爾定律極限。

就在很多芯片廠商處于困惑之中時，就在近日IBM宣布已經(jīng)成功研制了2nm的芯片，也成功打破了現(xiàn)階段的摩爾定律極限，芯片的技術迭代肯定會有上限，但至少不會是現(xiàn)在，芯片的技術研發(fā)還有著很大的進步空間。

很多人可能會好奇，作為計算機企業(yè)的IBM，在很早之前就已經(jīng)出售了芯片研發(fā)部門，為何如今還會具備這樣的實力呢?其實真正的原因在于合作上，IBM選對了合作伙伴，三星以及AMD都是其合作伙伴。

雖然早早宣布退出芯片市場，但IBM對于芯片技術的研發(fā)卻從未中斷，多年下來擁有了良好的基礎實力，配合上AMD以及三星先進的技術，在一眾優(yōu)秀企業(yè)的通力配合之下，終究完成了對于2nm芯片研發(fā)的壯舉。

若摩爾定律不死，2028年實現(xiàn)1nm的芯片，但之后就是數(shù)字的游戲了根據(jù)摩爾定律，晶圓管的密度每18個月就會增加一倍，因此性能也就翻了一番。在過去的幾十年里，摩爾定律一直在發(fā)展，但到了7nm之后，這種規(guī)律就被打破了，比如5nm和3nm的發(fā)展速度就會大大降低，這也是為什么摩爾定律已經(jīng)失效的原因。

然而，比利時的IMEC卻公布了一份最新的芯片生產(chǎn)技術路線圖，上面寫著2036年的0.2nm制程，表明芯片的生產(chǎn)將繼續(xù)遵循摩爾定律。從2024年到2024年，A14到1.4nm,2028年到1nm,2036年，N3到0.2nm。同時，晶圓管的技術也在不斷的發(fā)展，從FinFET開始，到了2nm,GAAFET就變成了CFET。

但是，請注意我上方的綠色方塊，這是MP金屬柵極間距，它是用來表示晶體管密度的。從1nm開始，它的體積就會越來越小，到了1nm的時候，已經(jīng)達到了16nm，但無論技術如何進步，它的性能都停留在16nm到12nm之間。也就是說，不管是1納米、0.5納米、0.2納米，晶體管的密度都不會有太大的改變。

其實，先前就有科學家說過，到了1nm以后，量子隧道效應就有可能導致半導體的失效，所以1nm以后，這種MP金屬柵極間距就沒有變化了。這也意味著，下一步的制程將會達到幾nm，這和晶體管的密度無關，而是數(shù)碼游戲，芯片制造商想怎么做就怎么做，而不去考慮MP金屬柵極的問題。

最近一段時間以來，摩爾定律一直處于“薛定諤的摩爾定律”狀態(tài)，在英偉達和英特爾這兩個行業(yè)巨頭的講話中，更是在“死了”和“沒死”之間反復橫跳。

摩爾定律是否已經(jīng)走到盡頭，是近10年來一直被討論的話題。

1965年初，戈登·摩爾(題圖人物)表示集成電路上可容納的元器件數(shù)量約18個月便會增加一倍，后在1975年將這一定律修改為單位面積芯片上的晶體管數(shù)量每兩年能實現(xiàn)翻番。

這便是影響后世至今的“摩爾定律”。

作為半導體行業(yè)的“黃金定律”，摩爾定律一直指導著芯片開發(fā)。但是隨著芯片工藝升級速度的放緩和成本的快速提升，圍繞在這一定律身上的爭議不斷擴大。

面對摩爾定律的“信任危機”，英特爾CEO帕特·基辛格表示，至少在未來十年里，摩爾定律“依然有效”。

而英偉達創(chuàng)始人黃仁勛卻表達了截然相反的觀點。黃仁勛在一場采訪中表示，對于芯片行業(yè)來說，以類似成本實現(xiàn)兩倍業(yè)績預期已成為過去，蠻力加晶體管的方法和摩爾定律的進步基本上已經(jīng)走到了盡頭，“摩爾定律結束了”。

摩爾定律大家都很熟悉，一句話來概括：每隔18個月，單位面積內晶體管數(shù)量翻倍且價格不變。

這條被奉為行業(yè)圭臬的定律是由英特爾創(chuàng)始戈登·摩爾在60多年前提出的。

如果把它拆解后可得到兩條衍生定律：1、成本減半定律，2、性能翻倍定律，且前置條件是更替節(jié)奏必須是每隔18個月。

成本減半很好理解，晶體管數(shù)量翻倍但是價格不變，等于每個晶體管的成本每個周期都在下降。

性能翻倍也很好理解，單位面積內晶體管數(shù)量翻倍，相當于每顆芯片的性能變得越來越強，畢竟晶體管數(shù)量的多少，很大程度上決定了這顆芯片的算力性能，越多基本等于越強。

當然這個是有前提的，僅適用于邏輯芯片領域，類似模擬，功率，傳感器，射頻之類不在這個討論范圍內，全世界最好的音頻芯片還是4-6英寸的工藝在做，都是30，40年前的工藝，摩爾定律不太適用，但是你能說它落后嗎?不，它已經(jīng)是最好的了。

摩爾定律的發(fā)展困境

假如，摩爾定律發(fā)展遇到困境了，那么從邏輯上來講，必然是成本減半和性能翻倍兩個結論，以及18個月這個周期，三者約定的條件中，有1-2個因素發(fā)展變化導致這個周期節(jié)奏被打破了，所以我們說摩爾定律發(fā)展遇到困境了。

換言之就是這個節(jié)奏玩不動了，或者不按這個節(jié)奏走了，所以結論就是摩爾定律被打破了，然后就開始提后摩爾時代這個概念了。這就是摩爾定律無法延續(xù)，我們要進入后摩爾時代的說法來源，確實先進工藝也確實快到極限了。

顯然成本減半和性能翻倍是一件非常矛盾的事，相當于又要馬兒少吃草，又要馬兒跑得快，而且更替節(jié)奏只有短短的18個月。

芯片禁令實施之后，很多人對于芯片也都有了一個大概的了解，至少是知道了芯片的重要性。芯片的發(fā)展是嚴格遵循摩爾定律的，所謂的摩爾定律其實就是集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目每經(jīng)過18個月就會增加一倍，也就是說，處理器的性能每隔兩年就會翻一倍

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今芯片工藝已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，并且已經(jīng)發(fā)展到了5nm甚至是3nm，目前，最先進的芯片5nm工藝掌握在臺積電的手中，三星雖然也能夠實現(xiàn)量產(chǎn)，但是良品率上卻不如臺積電。臺積電和三星之間也是在明爭暗斗，在最新的3nm工藝上下足了功夫。

如果摩爾定律達到極限的話，那么如今的芯片結構體系也會失靈，這對于整個芯片行業(yè)來講，是一個巨大的難題，所以說，目前3nm制程已經(jīng)幾乎接近摩爾定律極限了。眼看著芯片的制程已經(jīng)達到了物理極限，全球各大芯片廠商將會重新站在同一起跑線，這對于從前相對落后的廠商來講，其實是一件好事，畢竟如果能夠重新站在同一起跑線上，那么就有機會在這個新的時代之中，取得有利的地位。