薛定諤的摩爾定律
「FinFET之後，所謂的14nm、10nm、7nm、5nm工藝只是一個數字，其實它根本不是半導體的線寬。所以我們的發展還沒有到半導體行業的極限值。」說這話的是海思平台與關鍵技術開發部部長夏禹女士。
雖說在今年的CDNLIVE上，夏禹女士為摩爾定律站台，表示摩爾定律還會持續不斷的推動半導體產業發展。但她也承認先進半導體工藝技術目前只空有數字，用另一種方式來呼應摩爾定律。關於摩爾定律到底是死是活問題，在過去幾年一直爭論不休，很顯然，如今處於「薛定諤的摩爾定律」時代。
遙想50幾年前，時任仙童半導體研發總監的戈登·摩爾給集成電路行業算了一卦：「集成電路上被集成的晶體管數目，將以12個月翻一翻的速度增長。」這就是所謂的摩爾定律，10年後該定律得到進一步修正，改為晶體管的數目增長每兩年增加一倍。給人印象最深的當屬集成電路中單個晶體管的價格，從上世紀六七十年代的1美元飛流直下，到了二十一世紀，單個晶體管價格僅為1美元的千萬分之一。
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在享受科技大爆炸所帶來便利的同時，摩爾定律似乎有點撐不下去了，畢竟這定律里講的是「增加一倍」。隨著基數越來越大，這一倍的增長速度似乎走的有些艱難。
說著說著就死了？
整個行業在2005年就觀察到摩爾定律失效的徵兆，那時研究人員開始擔心計算機晶元太熱，晶元的熱功率將很快趕上太陽表面的熱功率。
除此之外，認為摩爾定律都到盡頭的還有台積電創始人張忠謀，在2017年的TSMC 30周年慶高峰論壇上，他表示：「Intel聯合創始人戈登摩爾所判斷的『大約每兩年，晶體管密度就會增加1倍』的說法在2025年將遇到極大的挑戰。」
說死摩爾定律的最佳代表就是黃仁勛，去年的NVIDIA GTC China大會上，黃仁勛開場就語出驚人：「設計人員無法再創造出可以實現更高指令級並行性的CPU架構。晶體管數每年增長50%，但CPU的性能每年僅增長10%。摩爾定律已經終結！」
今年，黃仁勛在美國加州聖何塞舉辦了其第10屆年度圖形處理器（GPU）技術大會（GTC），又表達了一次這個觀點。不僅如此，他還將GPU捧上了天，認為GPU的發展遵循一種新的「超動力」定律。不知道後人會不會因此把GPU發展過程定為「黃氏定律「，亦或者叫「皮夾克定律」。
不過去年英特爾對摩爾定律死否會失效的問題，堅定的給出兩個字的回答——不會！
摩爾定律的掙扎
早期，集成晶元性能的提升需要在晶元上添加更多的電子元件。想要實現這一目標看似簡單，只要將包含了電子元件的各類應用程序進行可靠且廉價的打包即可。但是這種做法的結果是使得集成晶元變得越來越大，也越來越複雜。在上世紀 70 年代初期，為了解決這一問題，微處理器誕生了。
上世紀80年代到90年代初期，出現了4M DRAM，而到了 1992 年 16-MB DRAM 也出現了。每一次進化都意味著集成晶元的工作能力變得更強大，因為在不增加成本的情況下單個晶元中所能包含的晶體管變得越來越多。
到了90年代以後，我們開始自然的選擇「縮減」這個套路來延續摩爾定律。並且每當工藝尺寸縮小時，都會有一些美好的事情發生——比如晶元處理速度的提升為功耗的降低提供了相應的空間，從而自然地對發熱量進行控制。
但到了二十一世紀後，工藝製程發展到了90nm以下時，這種增益效應就開始不再明顯。製造商們發現，電子在硅電路中跑得愈快，晶元就愈熱。
「聰明」的製造商們開始不再提升主頻，以這種限速的方法來控制熱量產生。此外，為了解決限速的問題，晶元商開始使用多核晶元的思路。從理論上講，內置4顆250MHz的晶元和單顆1GHz的晶元在處理速度上是一致的，但在現實中，想要用4顆處理器協同運算就意味著需要把單一任務分成八個部分來處理。而對於許多任務來說這一拆分過程也是十分困難的。
然而再過去的10來年，晶元的光刻工藝變得越來越複雜，製造成本在不斷的提升。雖說晶體管的體積每年都在縮小，但越來越貴了。
摩爾定律前方是星辰大海
2016年，美國團隊就宣布研製出的1納米晶體管。不過據研究團隊介紹，這個研究還處於一個很早期的階段。實驗室團隊還沒有一個可行性方案大批量製造。
不過3nm晶元似乎已經有了苗頭，在今年3月1日，納米電子與數字技術研發創新中心imec與Cadence聯合宣布，業界首款3nm測試晶元已成功流片。該項目採用EUV技術，193浸沒式（193i）技術規則。
其實科研人員已經不單關注晶元製造技術，開始將眼光放到半導體材料上。比如：銻化銦和銦鎵砷化合物等。在許多備選材料中，二維材料「石墨烯」被看好。這種自旋電子材料通過翻轉電子自旋來計算，而不是通過移動電子。這種「毫伏特」量級(操作電壓比「伏特」量級的晶體管要低得多)的電子開關比硅材料開關的速度更快，而且發熱量更小。
斯坦福大學的電氣工程師Subhasish Mitra和他的同事在兩年前就已經開發出用碳納米管將3D存儲單元層連接起來的辦法，這些碳納米管承載著層間的電流。 該研究小組認為，這樣的體系結構可以將能耗降低到小於標準晶元的千分之一。
當然還有一種被業內人士看好的神秘技術——量子計算。
如果單從最近幾年發展來看，夏禹女士在前幾天的CDNLIVE上表示：「未來五年內，雲計算、邊緣計算等都會撬動一個200億美金的新興市場。PC也會發生最大的變革，它將和手機在一起，形成個人智慧中心。這背後巨大的增長來自摩爾定律持續發展，在強大的市場下，整個產業都會聚焦推動摩爾動律往前發展。」
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