芯思想 | 摩尔定律将继续影响电子信息产业的发展

商都使用多核技术来进行破解。CPU/APU已经从单核时代历经2核、4核、8核、10核、16核心、32核心、64核。2016年6月美国加州大学戴维斯分校宣布他们研制出了世界上首款1000核的处理器(KiloCore)，包含6.21亿晶体管，每秒能够进行1.78万亿次运算，基于32纳米工艺制造，平均时钟频率能达到1.78GHz，在仅0.7W的情况下处理1150亿条指令/每秒，能耗比相当出色。

在多核发展的同时，英国的ARM公司推出big.LITTLE异构解决方案，将高性能（功耗高）的处理器与低功耗（性能偏低）的处理器封装在一起，以提高处理器的效率。三星在CES 2013大会上发布了首款采用Big.Little结构的八核移动处理器Exynos 5 Octa，采用了 28 纳米的制作工艺，功耗比市面上的四核处理器降低了70%，但是性能却提升了2倍之多。现在，Big.Little结成为智能终端平台集成电路供应商的首选。

4.2新材料的出现或将续写摩尔定律

摩尔定律将死的说法在业界传得沸沸扬扬，不过新材料的出现，总是会有所改变的，或可让摩尔定律迎来又一个拐点。在晶体管发明以前，没有人能预料到今天电子信息产业的繁荣。

尺寸缩小（Scaling）也许会越来越困难，在过去的20年时间里，尺寸缩小也曾多次遇到过技术门槛，但随着各种技术手段的投入保证了摩尔定律的持续作用，例如90nm时的应变硅、45nm时高k金属栅、22nm时的三栅极晶体管等。

ASM公司首席技术官Ivo J.Raaijmakers在ITF2016上指出，想要继续推进技术发展，我们需要在"材料、制程、结构"三个维度进行创新，IDM和Foundry厂商主要通过改变流水线（Pipeline）架构进行结构性创新，设备和材料供应商主要进行材料和工艺创新。

长期以来，研发人员就开始考虑使用其他新材料来改变现状。比如使用元素周期表上的第III族、第V族以及第II族、第VI族的元素来代替硅元素制作晶体管。实际上，锑化铟（InSb）、石墨烯（Graphene）、二硫化钼（Molybdenum Disulfide）、硼墨烯（Borophene）、铟镓砷化合物（IGA）、一氧化锡（SnO）等材料都有着不错的应用前景。与硅材料相比，这些材料能带来更快的开关速度、更低的功耗、更高的效率。而英特尔已也宣布，在达到7纳米工艺之后，将不再使用硅材料。

4.3昂贵的投资将延缓更新

由于集成电路制造工艺越来越先进，台积电、英特尔、三星、格罗方德等公司的16/14nm已经大规模量产，台积电宣布10/7nm即将投产，尖端制程导致新厂房的建设和新技术研发的投资越来越大，大多半导体公司无法承受新厂房建设和新技术研发所需的大量资金。如果没有大量的市场需求，并且不能有效的控制成本，集成电路提高性能的速度将放缓。

在维持摩尔定律领先优势面临的困难程度及成本大幅增高，致使业者验证以为继，从2001年有20余家开发和制造具优势技术逻辑芯片的业者规模，到如今仅剩下台积电、英特尔、三星电子、格罗方德、联电、中芯国际等6家业者，艰难可见不一斑。

4.4超越摩尔定律

各领域科学家以及产业分析师们都预测摩尔定律会失效。就连被称作"建立在摩尔定律之上"的英特尔宣布随着采用纳米导线等技术的新型晶体管逐渐取代传统的半导体晶体管，已经进入"大叔"级别的"摩尔定律"，将不能继续引领电子设备发展的节奏。

基于摩尔定律的这种情况，业界提出了"More-Than-Moore"（简称MtM，即"超越摩尔定律"），试图从更多的途径来维护摩尔定律的发展趋势，并且从摩尔定律的"更多更快"，发展到MTM的"更好更全面"。摩尔定律在逻辑类和存储类的集成电路的发展中提出和得到验证，而MtM则适用于更多类型的集成电路，如模拟、射频、图像传感器、嵌入式存储器、微电机、高压工艺等，通过改变基础的晶体管结构（SOI、FINFET），各类型电路兼容工艺，先进封装（晶圆级封装、SiP、3D多芯片封装）等技术，使一个系统级芯片能支持越来越多的功能，同样可以降低芯片的成本、提高电路的等效集成度。

超越摩尔定律（图片来源于网络）

5、总结

在1965年摩尔定律提出时，恐怕没有任何人能够想到，摩尔定律在千变万化的信息技术世界能够持续半个世纪，犹如一只看不见的大手推动着半导体产业的飞速发展。各种新出现的问题，都将延缓摩尔定律的发展。我们不需要纠结一个规律的存在，只需要注意一个规律给我们生活带来的变化。

就算在未来的某一天，摩尔定律失效，电子信息产业也会按照新的规律和方式向前发展。人类的智慧给了我们一个又一个的惊喜。通过无数人的艰辛努力，才有今天的智慧生活。我们不需要纠结摩尔定律会否有结束的一天，只希望科技的进步无休止。

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