摩爾定律由來

「摩爾定律」的創始人是戈登·摩爾，大名鼎鼎的晶片製造廠商Intel公司的創始人之一。

20世紀50年代末至60年代初半導體製造工業的高速發展，導致了「摩爾定律」的出台。

早在1959年，美國著名半導體廠商仙童公司首先推出了平面型電晶體，緊接著於1961年又推出了平面型集成電路。

這種平面型製造工藝是在研磨得很平的矽片上，採用一種所謂"光刻"技術來形成半導體電路的元器件，如二極體、三極體、電阻和電容等。

只要"光刻"的精度不斷提高，元器件的密度也會相應提高，從而具有極大的發展潛力。

因此平面工藝被認為是"整個半導體工業鍵"，也是摩爾定律問世的技術基礎。

1965年4月19日，時任仙童半導體公司研究開發實驗室主任的摩爾應邀為《電子學》雜誌35周年專刊寫了一篇觀察評論報告，題目是：「讓集成電路填滿更多的元件」。

摩爾應這家雜誌的要求對未來十年間半導體元件工業的發展趨勢作出預言。

據他推算，到1975年，在面積僅為四分之一平方英寸的單塊矽晶片上，將有可能密集65000個元件。

他是根據器件的複雜性（電路密度提高而價格降低）和時間之間的線性關係作出這一推斷的，他的原話是這樣說的："最低元件價格下的複雜性每年大約增加一倍。

可以確信，短期內這一增長率會繼續保持。

即便不是有所加快的話。

而在更長時期內的增長率應是略有波動，儘管役有充分的理由來證明，這一增長率至少在未來十年內幾乎維持為一個常數。

"這就是後來被人稱為"摩爾定律"的最初原型。

「摩爾定律」的應用

「摩爾定律」歸納了信息技術進步的速度。

這40年里，計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數人都不可或缺的工具，信息技術由實驗室進入無數個普通家庭，網際網路將全世界聯繫起來，多媒體視聽設備豐富著每個人的生活。

這一切背後的動力都是半導體晶片。

如果按照舊有方式將電晶體、電阻和電容分別安裝在電路板上，那麼不僅個人電腦和移動通信不會出現，基因組研究到計算機輔助設計和製造等新科技更不可能問世。

「摩爾定律」還帶動了晶片產業白熱化的競爭。

在紀念這一定律發表40周年之時，作為英特爾公司名譽主席的摩爾說：「如果你期望在半導體行業處於領先地位，你無法承擔落後於摩爾定律的後果。

」從昔日的仙童公司到今天的英特爾、摩托羅拉、先進微設備公司等，半導體產業圍繞「摩爾定律」的競爭像大浪淘沙一樣激烈。

毫無疑問，「摩爾定律」對整個世界意義深遠。

在回顧40年來半導體晶片業的進展並展望其未來時，信息技術專家們說，在今後幾年裡，「摩爾定律」可能還會適用。

但隨著電晶體電路逐漸接近性能極限，這一定律終將走到盡頭。

「摩爾定律」何時失效？專家們對此眾說紛紜。

美國惠普實驗室研究人員斯坦·威廉士說，到2010年左右，半導體電晶體可能出現問題，晶片廠商必須考慮替代產品。

英特爾公司技術戰略部主任保羅·加吉尼則認為，2015年左右，部分採用了納米導線等技術的「混合型」電晶體將投入生產，5年內取代半導體電晶體。

還有一些專家指出，半導體電晶體可以繼續發展，直到其尺寸的極限——4到6納米之間，那可能是2023年的事情。

專家們預言

專家們預言，隨著半導體電晶體的尺寸接近納米級，不僅晶片發熱等副作用逐漸顯現，電子的運行也難以控制，半導體電晶體將不再可靠。

「摩爾定律」肯定不會在下一個40年繼續有效。

不過，納米材料、相變材料等新進展已經出現，有望應用到未來的晶片中。

到那時，即使「摩爾定律」壽終正寢，信息技術前進的步伐也不會變慢。

摩爾定律前景

摩爾定律能再適用10年左右

摩爾定律問世40年了。

人們不無驚奇地看到半導體晶片製造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。

目前，Intel的微處理器 i7 3770的主頻已高達3.4G（即3400M），以後則要推出性能更強的晶片。

人們不禁要問：這種令人難以置信的發展速度會無止境地持續下去嗎？

不需要複雜的邏輯推理就可以知道：晶片上元件的幾何尺寸總不可能無限制地縮小下去，這就意味著，總有一天，晶片單位面積上可集成的元件數量會達到極限。

問題只是這一極限是多少，以及何時達到這一極限。

業界已有專家預計，晶片性能的增長速度將在今後幾年趨緩。

一般認為，摩爾定律能再適用10年左右。

其制約的因素一是技術，二是經濟。

制約因素之一技術

從技術的角度看，隨著矽片上線路密度的增加，其複雜性和差錯率也將呈指數增長，同時也使全面而徹底的晶片測試幾乎成為不可能。

一旦晶片上線條的寬度達到納米（10?-9米）數量級時，相當於只有幾個分子的大小，這種情況下材料的物理、化學性能將發生質的變化，致使採用現行工藝的半導體器件不能正常工作，摩爾定律也就要走到它的盡頭了。

制約因素之二經濟

從經濟的角度看，正如上述摩爾第二定律所述，目前是20-30億美元建一座晶片廠，線條尺寸縮小到0.1微米時將猛增至100億美元，比一座核電站投資還大。

由於花不起這筆錢，迫使越來越多的公司退出了晶片行業。

看來摩爾定律要再維持十年的壽命，也決非易事。

然而，也有人從不同的角度來看問題。

美國一家名叫CyberCash公司的總裁兼CEO丹·林啟說，「摩爾定律是關於人類創造力的定律，而不是物理學定律」。

持類似觀點的人也認為，摩爾定律實際上是關於人類信念的定律，當人們相信某件事情一定能做到時，就會努力去實現它。

摩爾當初提出他的觀察報告時，他實際上是給了人們一種信念，使大家相信他預言的發展趨勢一定會持續。

前景

摩爾定律是由英特爾公司名譽董事長戈登·摩爾經過長期觀察發現得出的結論，一開始被用於描述半導體製造領域的一種現象，即指集成電路上可容納的電晶體數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

後來，摩爾定律被引入到其他高科技行業，用來形容技術快速發展帶來的性能提高。

在光纖通信行業，密集波分復用技術(DWDM)曾經很好地詮釋了摩爾定律。

DWDM是一種關鍵的基礎性網絡技術，通過在一根光纖內傳送多路平行的吉比特光信號，使帶寬成本大幅降低，從而讓寬頻網際網路得以普及。

該技術還擁有傳輸距離遠、延遲低的優點。

隨著網絡傳輸量迅速增長，電信運營商希望能以更低的單位成本傳送更多的信息，因此，DWDM在固定通信基礎設施中的地位得以鞏固並不斷加強。

從2003年到2007年，運營商在DWDM技術上的花費增長了將近兩倍，2007年，全球在該技術設備上的支出達到58億美元。

在過去的10年中，著名諮詢機構Ovum公司使用一個網絡帶寬資本支出(capex)的計量公式，計算每秒鐘在一公里長的距離內傳輸1GB信息量所需的成本。

電信運營商一開始在每根語音線路上實現了64kbps的傳輸速率，後來每位用戶使用成千上萬兆的信息後，語音線路不堪重負，好在光纖技術出現了。

設備供應商之間的競爭使得傳輸成本急劇下跌，1993年，DWDM技術出現前，每秒鐘在一公里長的距離內傳輸1GB信息量的成本為2000美元，到2007年，該數字已經不足1美元，其發展速度已令摩爾定律失色。

DWDM技術從正式部署到今天已經有13年歷史，但是，它目前卻好像停止了曾經在電信發展史上創造過奇蹟的指數級增長，步入了青春期的消沉。

分析師指出，如果下一個5年內整個系統不出現指數級的擴張，那麼DWDM的幾何式增長也將難以維繫。

難道在光纖通信市場，摩爾定律的影響終結了嗎？

在過去的歲月中，DWDM的成功依賴於多樣化的創新，例如光纖放大器和光分插復用器(OADM)等，還包括雷射、測波器、過濾器等多種技術的進步以及各種系統軟體的創新，他們都讓系統獲得了更高的容量，並提高了運營的靈活性。

殘酷的競爭使得10G網絡的成本不斷降低，也迫使DWDM在13年里不斷提高成本表現，儘管在此期間光纖系統的研發投資和元器件創新的投資都相對較低。

同時，本世紀開始幾年中，電信行業泡沫的破裂導致主要市場的支出銳減，整個行業都在療傷。

那段時間內對研發投資的削減帶來的後果是：更具成本效益的40G技術的部署和商用被推遲了。

不過，市場最終還是選擇了40G技術。

最有可能在近期實現傳輸成本效益的指數級增長的就是40G網絡技術，該技術提供的帶寬是現有10G網絡的4倍，而capex卻只有四分之一，性能表現也絲毫不遜色。

雖然Ovum諮詢公司認為這種規模的成本削減在2012年前不太可能實現，但鑒於過去幾年中對該項技術的投資劇增，奇蹟還是有可能出現的。

2008年已經推出和即將推出的40G技術創新包括：北電網絡研發的技術，提供了目前市場上最佳的性能，並有著向100G技術演進的清晰路線；Opvista技術，對推動40G技術在城域網中的使用有明顯的優勢；由Stratalight、Mintera和其他公司共同研發的標準化40G模塊技術也取得了進展。

光纖技術供應商Infinera公司也在努力通過40G技術創新解決成本、容量和傳輸距離之間的矛盾，預計將在今年晚些時候或明年發布新技術。

同時，網絡運營商和設備供應商還將推動100G技術的創新，從而將延續DWDM的成功，並滿足全球用戶對通信服務越來越多的渴望。

------------------------------------------------

中國半導體論壇官方微信號： csf211ic

中國最大最專業的半導體相關的微信公眾平台，掃描下方二維碼，即可免費關注。

關注後回複數字0-19：歷史閱讀量排行榜，更多經典不容錯過

--------------------------------------------------------------------------------

為了實現大家能一起交流學習，分享經驗，特建立以了一些社交群組。

微信群組

半導體設計微信群

半導體製造微信群

半導體封測微信群

半導體設備配件微信群

台積電大陸12寸廠微信群

其中前3個群組不可發一些半導體供求類信息，設備配件群組內容不限。

由於微信群超過100人後不能直接二維碼掃描進群

請加我微信號：icgroup 拉你入群

需註明你是【設計？製造？封測？設備配件？12寸廠】

---------------------------------------------------------------------------