“自我实现的预言”摩尔定律，如何继续引领创新

59年前，1965年4月19日，英特尔公司联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）应邀在《电子》杂志上发表了一篇四页短文，提出了我们今天熟知的摩尔定律（Moore’s Law）。

就像你为未来的自己制定了一个远大但切实可行的目标一样，摩尔定律是半导体行业的自我实现。虽然被誉为技术创新的“黄金法则”，但一些事情尚未广为人知…….

1. 戈登·摩尔完善过摩尔定律的定义

在1965年的文章中，戈登·摩尔提出，在未来十年内，芯片上的晶体管数量将每年翻一番。1965-1975年半导体技术的发展情况印证了他的预测。1975年，他将他的预测调整为芯片上的晶体管数量将每两年翻一番，而成本只会略有增加，形成了如今的摩尔定律。

2. 摩尔定律是对半导体技术创新趋势的预测

摩尔定律是戈登·摩尔对半导体技术的观察和对未来发展的预测，而非物理定律或自然规律。

摩尔定律之所以能一直持续，是因为一代又一代半导体人坚持不懈的探索。

3. 持续创新是摩尔定律的精神所在

对半导体行业而言，摩尔定律像一面旗帜，引领着整个行业不断探索全新技术。摩尔定律体现了以技术创新持续推动算力指数级提升的信念。

持续创新正是摩尔定律的精神所在。英特尔CEO帕特·基辛格表示：“在穷尽元素周期表之前，摩尔定律都不会停止。”

4. 摩尔定律为数字化世界奠定了基础

在过去的五十多年里，摩尔定律一直在推动半导体行业发展。作为算力的载体，半导体是信息技术发展的基石，因而摩尔定律为我们所处的这个日益数字化、智能化的世界奠定了基础。

摩尔定律为制造速度更快、体积更小、价格更实惠的晶体管提出了要求，带来了计算机、互联网、智能设备的快速迭代，驱动了各种数字化应用的蓬勃发展。

5. 摩尔定律仍在持续

虽然业界有众多讨论，但摩尔定律仍然在很好地延续着。目前，单个设备中的晶体管数量为数十亿，英特尔预计，到2030年，单个封装中集成的晶体管数量将达到一万亿。这一增长节奏仍然符合摩尔定律。

6. 晶体管微缩仍有创新空间

推进摩尔定律的传统路径，把晶体管做得越来越小，终有一天将会走到尽头，但目前而言，制程技术的创新空间还有很大。

英特尔将于Intel 20A和Intel 18A两个节点开始采用RibbonFET全环绕栅极晶体管架构和PowerVia背面供电技术，开启半导体制程的“埃米时代”。接下来的Intel 14A将采用High-NA EUV（极紫外光刻）技术。英特尔也在探索互补场效应晶体管（CFET）架构和直接背面触点等更先进的背面供电方案。

7. “系统工艺协同优化”将驱动摩尔定律的下一波浪潮

英特尔认为，摩尔定律的下一波浪潮将依靠名为系统工艺协同优化（STCO）的发展理念。

系统工艺协同优化是一种“由外向内”的发展模式，从产品需支持的工作负载及其软件开始，到系统架构，再到封装中必须包括的芯片类型，最后是半导体制程工艺。系统工艺协同优化，就是把所有环节共同优化，由此尽可能地改进最终产品。

8. 先进封装技术正成为延续摩尔定律的关键技术

先进封装技术的发展，如英特尔的EMIB 2.5D和Foveros 3D封装等技术，可实现芯粒的高带宽连接，从而让每个特定功能的芯粒都可以基于最合适的制程技术打造，提升芯片的整体性能并降低功耗。

英特尔也在探索基于混合键合的下一代3D先进封装技术，有望将互连间距继续微缩到3微米，实现准单片式芯片，即与一整块大芯片相似的互连密度和带宽。

9. 材料创新将助力摩尔定律的延续

玻璃基板通过封装材料的更新，大幅提高基板上的互连密度，助力打造高密度、高性能的芯片封装。

英特尔还在探索过渡金属二硫属化物等2D通道材料，可用于CMOS晶体管关键组件，有望进一步微缩晶体管物理栅极长度。

10. 推进摩尔定律，还有更多可能性

超越CMOS的新型器件和神经拟态计算、量子计算等有望大幅提高性能、降低功耗的全新计算范式，也将为摩尔定律的延续开辟新的空间。

审核编辑 黄宇