摩爾定律是基本定律嗎？

01-15

從很久很久以前起就常常有新聞說摩爾定律即將失效，然而過了這麼多年，新聞的內容還是摩爾定律「即將」失效。這是不是暗示摩爾定律實際上包含了某種更基本，更深刻的東西，致使其一直有效。

摩爾定律不是一條自然科學性質的定律，只是一種經驗性質的觀察和預言，因為大體上符合實際趨勢，所以越來越多的場合下摩爾定律被用來預測行業走勢，而實現這一預期走勢靠的還是工程和研發部門的不斷努力。

摩爾定律的極限是一個老話題，這種指數級的增長不可能永遠持續，技術上的難題越來越多，保持這一速度正變得越來越難，支撐摩爾定律的一些關鍵技術確實已經或者即將撞牆，正在減速，比如現在廣為應用的cmos器件，公認是可以看到增長盡頭了，只不過時間點每個人預測不一。

媒體報道並不一定反應主流的學術觀點，很多時候是亂報亂寫罷了。

大三狗爬過。。。

摩爾定律首先是一條經濟上的定律，然後才是工程科學方面的定律。

集成電路從設計到生產，其指揮棒都是以企業盈利為目標的。晶元集成度翻倍，成本減半，在系統集成商的角度就是性能翻倍，價格減半，在消費者眼裡就是從大哥大到小靈通再到智能手機，越來越物美價廉。晶元的系統集成產品是以PC，手機，平板等等為代表的消費電子。如果從小靈通到現在還是一直都是小靈通，沒有其它可替代產品，那小靈通的市場早就飽和了，產能過剩，企業難以為繼。實際上，平均每兩年就會出一代新晶元，集成度翻倍，成本減半。使得消費電子越來越物美價廉，刺激消費。Intel每兩年出一代產品，十年出五代產品，就能賺五倍。在市場上的產品飽和前，下一代產品即使已經研發出來，也要等市場上的產品把瑪麗賺乾淨了，才會投入市場。所以，晶元必然要以每兩年(一年半)集成度翻倍，價格減半來迎合市場，太慢了市場已飽和，收支不平衡。太快了，一是這一款晶元沒有最大化他的盈利能力，二是研發跨越不了一代一代之間的積累。在摩爾定律失效後，集成電路產業會成為傳統製造業，盈利的驅動力轉變為新應用，比如物聯網，智能電網等等。

晶元從設計到製造，工藝進步使得集成度翻倍，成本減半。一片wafer需要幾十道工序，才能加工出晶元來，而每一道工序的成本都不小。wafer尺寸的增大，使得一塊wafer上的晶元數越來越多，平均到每塊晶元上的成本降低。性能翻倍要求每個晶元的集成度更高，這樣才能在低功耗的要求下更高頻的滿足更多功能。因此晶元上的晶體管數集成到上億，而每一個晶體管的特徵尺寸從180/130/90/65/45/22/12/7nm不斷減小，其中又提成了SOI FINFET Strained Si 半浮柵等等技術。尺寸的縮小使得量子效應成為晶體管設計的重要考慮背景。新材料和新原理成為摩爾定律的突破口。比如利用單電子自旋狀態存儲0/1，實現數字計算。對於工藝，最重要的一步是光刻和相應的光刻膠，開發一套光刻設備是很昂貴的，其實整個半導體製造都是很昂貴的，我們學校旁邊最近三星建了個22nm的存儲器製造廠，據說投資了300億。

所以，摩爾定律是從資本運營到工程再到科學相互滲透的經驗定律，沒有嚴格準確的表述。什麼時候真正是極限，你先給科學家播一筆經費，然後科學家也不敢肯定。

半導體製造技術即將走入瓶頸期，摩爾定律真正失效的日子只需要幾年就會到來了。

當然不是。應該快到頭了。

當然有人會說什麼新型半導體啦之類。這種說法最大的漏洞是，新型半導體咋就這麼巧能在你製程工藝到頭的時候接棒呢？實際上這種idea很多，paper很多，專利很多，能用的不多，要是真有很牛逼的新型半導體，幾年前就應該並行發展了。

就好像存儲設備的發展，十年前就出現了固態硬碟，那時候容量很小，同時光碟啊，甚至軟盤，都並行發展過一陣子。如今軟盤徹底淘汰，光碟幾乎銷聲匿跡，機械硬碟你要是留心，單碟存儲容量提升已經十分緩慢了。而早期容量比軟盤光碟大不了多少的快閃記憶體(十五年前U盤容量才64，128M)，現在已經發展到512GB，馬上就要趕上機械硬碟了。

其他很多技術都有一段並行發展的時期，新技術早期很孱弱，慢慢趕上，老技術成熟發展，逐漸淘汰。如果沒有新技術，就會慢慢陷入技術停滯，或者緩慢進展，摩爾定律失效。

問題是現在可以代替現有半導體的實用新型半導體影子都沒見到，就開始吹接棒了，一接棒速度就能跑出博爾特的速度？