摩尔定律已经走到尽头

站在2022 年看摩尔定律，其问题在于晶体管的尺寸现在非常小，以至于我们无法做更多的事情来使它们更小。

一个硅原子的宽度为 0.2 纳米，这使得 2 纳米的栅极长度大约有 10 个硅原子。在这些尺度上，随着各种量子效应在晶体管本身内发挥作用，控制电子的流动变得越来越困难。对于较大的晶体管，原子尺度上的晶体变形不会影响电流的整体流动，但是当你只有大约 10 个原子距离可以使用时，底层原子结构的任何变化都会影响电流通过晶体管。最终，晶体管正在接近我们所能制造的尽可能小并且仍然可以工作的地步。我们一直在构建和改进硅芯片的方式即将进行最后一次迭代。

摩尔定律还有另一个潜在的陷阱，那就是简单的经济学。缩小晶体管的成本并没有像 1960 年代那样降低。充其量，它在一代又一代地略有下降，但规模不经济开始影响制造。当对半导体芯片的需求刚起步时，生产芯片的工程能力很昂贵，但至少是可用的。随着从智能手机到卫星再到物联网的需求猛增，没有足够的容量来满足这种需求，这导致供应链每一步的价格都上涨了。

更重要的是，当晶体管的数量增加一倍时，它们产生的热量也会增加。对于作为最先进处理芯片的最大购买者的许多企业来说，冷却大型服务器机房的成本越来越难以承受。随着企业试图延长 其现有设备的寿命和性能以节省资金，负责实现摩尔定律的芯片制造商带来的用于研发的收入减少了——而研发本身也变得更加昂贵。

如果没有额外的收益，就更难克服进一步缩小晶体管的所有物理障碍。因此，即使物理挑战不会终结摩尔定律，但对更小晶体管的需求不足几乎肯定会终结。

或者，我们可以兴奋和期待地期待摩尔定律的终结。毕竟，逆境是发明之母。在过去的 70 年里，我们一直在试图弄清楚如何越来越多地缩小晶体管，而现在这条创新之路已经走到了尽头。

这绝对不是唯一的前进方向，如果我们不再把所有的努力都放在缩小晶体管上，我们可以把精力放在其他领域，发现新的突破，相比之下，晶体管的发明可能显得平庸。在探索这些新的创新途径之前，我们不会知道，而摩尔定律的终结可能是我们需要的信号，即是时候开始寻找新的进步引擎了。

归根结底，摩尔定律从一开始就不是一个“定律”，而更像是一个自我实现的愿望。我们预计晶体管密度每年翻一番，然后每两年翻一番，因此我们寻找如何完成这项任务。

无论接下来是什么，无论是量子计算、机器学习和人工智能，甚至是我们甚至还没有名字的东西，我们都会找到一个新的愿望来推动这种创新向前发展。

归根结底，我们对摩尔定律的着迷从来都不是晶体管的密度。大多数听说过摩尔定律的人甚至无法开始解释晶体管密度的含义，更不用说互锁晶体管如何形成逻辑电路或口袋里的智能手机是如何工作的（或者甚至是 1970 年代的袖珍计算器） . 对于我们大多数人来说，摩尔定律始终是关于我们对进步的期望，而这在很大程度上取决于我们自己。

摩尔定律可能已经走到了尽头，但如果我们非常想要它，我们会找到一个新的摩尔定律。

文章来源：半导体行业观察

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