科创小课堂丨摩尔定律的前世今生

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关注集成电路行业相关新闻的朋友，经常会看到一个词“摩尔定律”，那么这个词到底是啥意思呢？今天，我们就来一起聊聊“摩尔定律”。

“摩尔定律”其实并不是一个自然定律，而应该被视为对未来集成电路发展的观测或者预测。戈登•摩尔(Gordon Moore)先生在 1965 年作出了一项引领我们现代数字革命的预测。通过仔细观察不断变化的趋势，摩尔先生推断计算的性能将显著提高，而相对成本将成倍降低。这一见解被称为摩尔定律，成为了电子行业的黄金定律和创新的出发点，其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年（24个月）便会增加一倍。不久后，这个时间被缩短到了18个月，英特尔首席执行官大卫•豪斯（David House）提出：预计18个月会将芯片的性能提高一倍，这是一种指数级的性能提升。

从实际使用角度看，摩尔定律可以理解为微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一半。这就使得“摩尔定律”有了经济学价值，换句话说，集成电路的集成度越高，晶体管的价格就会越便宜。比如在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分，也即当初价格的百万分之一。

微处理器晶体管数量大幅上升

集成电路1965年-2019年发展史，“摩尔定律”与集成电路相互竞速

但是，随着晶体管的尺寸越来越小，一直到目前量产的5nm工艺，集成电路的工艺遇到越来越多的挑战，晶体管的尺寸能否继续缩小呢？“摩尔定律”也遇到了瓶颈。浙江大学微纳电子学院院长吴汉明院士就曾在IC CHINA 2020（中国国际半导体博览会）上预测，“随着工艺节点演进，摩尔定律越来越难以持续，预计将走到2025年。”（点击此处跳转阅读原文）

那么，问题来了，“后摩尔时代”，集成电路产业将如何发展？创新之路又在何方？新结构、新材料、新集成设计创新，是如今集成电路业内基本公认的三条路径。各国的集成电路产业科研工作人员，也都在这些新路径上不断尝试创新突破。未来集成电路产业，尤其是中国集成电路产业会有什么样新的发展？新路径是否可以带来新收获，助力社会经济飞速发展？我们拭目以待！

本文部分综合自 半导体行业观察、电子工程世界公众号

本文编辑：陈小兵 罗浩强

责任编辑：吴瑶瑶

审核：王恩禹

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