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2021-05-18  來自: 亞瑟半導(dǎo)體設(shè)備安裝(上海)有限公司 瀏覽次數(shù):183

實(shí)驗(yàn)室搬運(yùn)公司-實(shí)驗(yàn)室儀器搬運(yùn)公司-儀器設(shè)備搬運(yùn)近日,據(jù)半‍導(dǎo)‌體‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍消息,科技體制改革和創(chuàng)新體系建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組第十八次會(huì)議5月14日在北京召開。會(huì)議專題討論了面向后摩爾時(shí)代的集成電路潛在顛覆性技術(shù)。50年前,Gordon Moore提出了集成電路特征尺寸隨時(shí)間按照指數(shù)規(guī)律縮小的法則,被稱為“摩爾定律”。在50年間,半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展,人類社會(huì)飛速進(jìn)入信息時(shí)代,同時(shí)在半導(dǎo)體工業(yè)界也誕生了一大批巨無霸企業(yè),比如Intel和Qualcomm等等。近來,隨著半導(dǎo)體制程特征尺寸縮小越來越困難,摩爾定律是否已經(jīng)到達(dá)極限成為半導(dǎo)體業(yè)界乃至整個(gè)社關(guān)注的問題。我們打算在接下來的幾篇文章里探討摩爾定律的源頭,現(xiàn)狀以及未來。

從1958年Jack Kilby發(fā)明的只包含一個(gè)雙極性晶體管、三個(gè)電阻和一個(gè)電容的集成電路到現(xiàn)如今動(dòng)輒十億個(gè)晶體管的處理器芯片,短短五十幾年的時(shí)間集成電路產(chǎn)業(yè)以歷史上節(jié)奏飛速發(fā)展。2014年,半導(dǎo)體生產(chǎn)商共生產(chǎn)制造了250 quintillion(十億個(gè)十億,十的18次方)個(gè)晶體管,也就是說去年一年中,平均每秒生產(chǎn)出8 trillion(萬億)個(gè)晶體管。更重要的是作為目前人類科技成果之一,各種各樣的集成電路不停地升級降價(jià)、再升級再降價(jià)從而以相對低廉的價(jià)格讓這項(xiàng)成果為普羅大眾所共同享有。這一產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)法則摩爾定律也因此為大家所熟知。曾聽過一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确剑喝绻嚬I(yè)也是按照半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的玩法,不妨想象一下您可以用多么低廉的價(jià)格購買到性能神到飛起的汽車。摩爾定律以平均每年46%的“成長”速率往前推進(jìn),而洲際旅行的速度從1900年大型遠(yuǎn)洋輪船的35公里每小時(shí)左右,上升至1958年波音707的885公里每小時(shí),平均漲幅為每年5.6%。但在之后很長一段時(shí)間里巡航速度基本上保持不變,波音787只比707快了幾個(gè)百分點(diǎn)。從1973年到2014年,美國新乘用車(即使在排除SUV和皮卡之后)的燃料轉(zhuǎn)換效率每年僅提升2.5%,從13.5升到37英里每加侖(即油耗從17.4升每百公里降到6.4升每百公里)。摩爾定律背后的邏輯是:半導(dǎo)體行業(yè)需要以一個(gè)合適的速度增長以實(shí)現(xiàn)利潤上世紀(jì)60年代,摩爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體晶體管制程發(fā)展的速度對于一個(gè)半導(dǎo)體廠商至關(guān)重要。隨著制程的進(jìn)化,同樣的芯片的制造成本會(huì)更低,因?yàn)閱挝幻娣e晶體管數(shù)量提升導(dǎo)致相同的芯片所需要的面積縮小。所以制程發(fā)展速度如果過慢,則意味著芯片制作成本居高不下,導(dǎo)致利潤無法擴(kuò)大。另一方面,如果孤注一擲把所有的資本都用來發(fā)展新制程,則風(fēng)險(xiǎn)太大,一旦研發(fā)失敗公司就完蛋了。摩爾發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)市場上成功的半導(dǎo)體廠商的制程進(jìn)化速度大約是每年半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管數(shù)量翻倍,于是寫了論文告訴大家這個(gè)發(fā)展速度是成本與風(fēng)險(xiǎn)之間一個(gè)良好的折中,半導(dǎo)體業(yè)以后發(fā)展可以按照這個(gè)速度來。摩爾定律背后的終極推動(dòng)力其實(shí)是經(jīng)濟(jì)因素。時(shí)至今日,摩爾定律“投資發(fā)展制程-芯片生產(chǎn)成本降低-用部分利潤繼續(xù)投資發(fā)展制程”的邏輯對于半導(dǎo)體巨頭依然有效。Intel的執(zhí)行副總Bill Holt在ISSCC 2016的主題演講中比較了兩種情況下的處理器芯片生產(chǎn)成本,一種是十年內(nèi)每年都利用部分利潤根據(jù)摩爾定律的速度發(fā)展新制程(下圖左),另一種是在十年內(nèi)一直使用相同的舊制程(下圖右)。比較的結(jié)果是,十年內(nèi)按照摩爾定律發(fā)展新制程所生產(chǎn)的芯片成本與一直使用舊制程生產(chǎn)的芯片成本相比低了六成。所以說推動(dòng)摩爾定律的是經(jīng)濟(jì)學(xué)。


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