摩爾定律到頭了——半導體業(yè)隱憂(yōu)
半導體業(yè)奉為圭臬近廿五年的“摩爾定律”面臨改弦更張的時(shí)刻。
電腦及半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展數十年的摩爾定律(Moore's Law)正瀕臨極限,全球工程師原本一直維系著(zhù)這個(gè)定律,不斷讓電腦晶片更小、更快、更便宜,如今半導體制程終于接近了物理極限,業(yè)界將推出新的預測系統預估電腦和半導體業(yè)未來(lái)發(fā)展。
摩爾定律由英特爾創(chuàng )始人之一戈登.摩爾(Gordon Moore)在一九六五年發(fā)表。主要指的是當價(jià)格不變時(shí),積體電路上可容納的電晶體數目約每隔十八個(gè)月就會(huì )增加一倍,性能也將提升一倍。之后,摩爾定律還被用于其他行業(yè)發(fā)展趨勢的分析預測。
但摩爾定律也受限于物理定律,當晶片線(xiàn)寬(產(chǎn)業(yè)能制造的最小導線(xiàn)寬度)縮小到廿奈米以下,有人認為摩爾定律將無(wú)法繼續預測半導體產(chǎn)業(yè)。因為線(xiàn)寬或許能持續在規定時(shí)間內縮短,制造成本卻大幅上升。易言之,即便技術(shù)上電晶體尺寸能夠循摩爾定律縮小,但商業(yè)上成本卻大幅提升至單一公司無(wú)法負荷的程度。
摩爾定律長(cháng)期以來(lái)鞭策電腦業(yè)做出驚人發(fā)展。舉例而言,2011年上市售價(jià)四百美元的蘋(píng)果iPad 2,性能比1980年代的超級電腦克雷二號還強,而克雷二號體積如同一臺大型工業(yè)用洗衣機,造價(jià)要一千五百萬(wàn)美元。
沒(méi)有這種發(fā)展,今天讓Google、亞馬遜等企業(yè)得以運作的云端資訊中心都將因太貴無(wú)法建造,也不會(huì )有智慧手機、平板電腦。不過(guò),摩爾定律在2005年開(kāi)始面臨挑戰,當時(shí)晶片面臨過(guò)熱問(wèn)題,工程師被迫停止提高時(shí)脈、改采多處理器分工方式,繼續維系該定律。
到了去年,英特爾宣布新一代十奈米制程晶片延緩出貨,紐約時(shí)報說(shuō),這顯示摩爾定律終于撐不下去了。
國際電機電子工程師學(xué)會(huì )訂于四日提出新的預測系統,名為“國際設備與系統藍圖”,取代國際半導體業(yè)界使用近廿五年的“國際半導體技術(shù)藍圖”晶片技術(shù)預測系統。
美國、歐洲、日本、臺灣、南韓的半導體協(xié)會(huì ),也將對“國際半導體技術(shù)藍圖”提出最后檢討報告。英特爾、IBM、三星等晶片大廠(chǎng)都是成員,但英特爾表示并未參與這次的報告。
半導體的小型化在未來(lái)五年將面臨極限。電腦晶片目前是蝕刻出二維導線(xiàn)的矽基板,IBM正研究以奈米碳管和石墨烯當做運算元件的基板,希望這些基板利用的是光脈沖,而不是電壓。