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五年后半导体晶体管无法缩小

时间:2016-10-08发布者:admin来源:人民邮电报

   在过去几十年中,摩尔定律主导了IT科技行业的发展趋势。每隔一年半,用户同一价格能够买到的半导体性能将会翻一番,半导体厂商单位面积整合的晶体管数量也会翻一番。摩尔定律导致消费电子产品(比如个人电脑、智能手机)的性能越来越强大,价格越来越便宜。

  此前,半导体行业普遍预测,摩尔定律正在接近失效的边缘。最近,包括了IBM、英特尔等芯片厂商的“全球半导体行业协会”发布了一份半导体技术发展路线图。路线图预测,到2021年之后,晶体管的体积将不会进一步缩小。

  据称,在这一发展水平之上,继续缩小晶体管的体积将没有经济性。未来,半导体企业将会寻找其他的办法,提高单位芯片面积内整合的晶体管数量,从而进一步提高单位面积芯片的处理能力。为了利用有效的芯片面积,厂商可能利用垂直方向上叠加晶体管的3D技术。传统上,晶体管的体积越做越小,这样半导体厂商在相同面积上可以整合更多晶体管,处理性能大幅度提升,这种行业进步催生了摩尔定律。

  摩尔定律维持日益困难,这也导致半导体行业的技术竞争加剧,能够存活下来的企业数量减少。目前,英格尔、格罗方德(AMD过去的芯片生产线)、三星电子半导体事业部、台积电是半导体市场主要的制造商。即使是这些厂商,也不意味着都能够继续同步减少晶体管的体积。在半导体制造工艺方面,英特尔处于领先位置,但是近些年其工艺发展速度放缓,据称在缩小晶体管方面该公司遇到了“功耗泄漏”等技术难题。

  严格意义上,目前还不能说摩尔定律将会在2021年寿终正寝。半导体厂商将会利用3D等其他工艺,继续增加晶体管的密度。摩尔定律的发现者是戈登·摩尔,也是英特尔公司的创始人。去年年中,摩尔定律迎来了50岁生日。摩尔本人在接受采访时表示,对于摩尔定律后来的精确性他感到很吃惊,没想到能够延续50年之久。他表示,如果辅之以更先进的半导体制造工艺,摩尔定律还能够生效5到10年时间。

  传统上提高晶体管密度的方法,是缩小其体积。不过在今天的半导体制造工艺中,厂商们开始追求在垂直方向上,整合更多的晶体管和存储单元。不久前,日本东芝公司已经开发出了最先进的3D芯片技术,能够在单位面积闪存芯片上叠加64层的半导体元件,这样可以把闪存的存储密度提高30%。

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