破解半导体产业的紧箍咒:摩尔定律

上网时间: 2015年01月21日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:半导体产业? 摩尔定律? 物联网?

摩尔定律是硅器件时代半导体产业头上的一道紧箍咒。随着汽车行业、保健应用以及方兴未艾的“物联网”对于电子元器件的挑战性需求呈无止境的增加。它们必须在缩小体积、降低能耗与生产成本剧增之间达成某种平衡,要不然就会进入大需求与技术极限的囚牢,工业将难以后继。是继续走向摩尔定律极限的边界还是另辟捷径,都将花费巨大的代价……

手机要传输电话,首先得有一个模拟-数字转换器,把声音压力和频率转换成数字信号,还要有天线、麦克风、扩音器、板载通信系统等等。为了用户下载和使用应用程序,手机还得配备加速度计、图形处理器、视频处理器、大量内存,等等。所有这些功能性的电子元器件必须尽可能微型化,手机才不至于太过笨重,才能将能耗降至最低并高效散热,当然,生产组装成本也才有可能低廉。

半导体厂商所面对的,是汽车行业、保健应用以及方兴未艾的“物联网”对于电子元器件的挑战性需求呈无止境的增加。它们必须在缩小体积、降低能耗与生产成本剧增之间达成某种平衡。

破解半导体产业的紧箍咒:摩尔定律_《国际电子商情》破解半导体产业的紧箍咒——摩尔定律_1

摩尔定律(英特尔共同创始人高登·摩尔预测,芯片上的晶体管数量每十年会翻一番)是一方面,主要有以下三种"版本":

●集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一番;

●微处理器的性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一倍;

●用一个美元所能买到的电脑性能,每隔18个月翻两番。

不过很明显,晶体管的数量增加,密度也相应增加,那么个体尺寸和刻蚀(也就是线宽)都必须变小。线宽降到不足1微米,再到1纳米,低了三个量级!今天,绝大多数线宽在180纳米到65纳米或者45纳米之间。只有极少数厂商(英特尔、IBM、台积电和三星)有能力大规模生产20、22纳米甚至14纳米的线宽。

从经济的角度看,目前是20-30亿美元建一座芯片厂,线条尺寸缩小到0.1微米时将猛增至100亿美元,比一座核电站投资还大。由于花不起这笔钱,迫使越来越多的公司退出了芯片行业。看来摩尔定律要再维持十年的寿命,也决非易事。

这场微型化竞赛使得厂商面临新的重大挑战。“在过去的50年里,整个半导体行业做的是金属氧化物晶体管,对固态硅片进行蚀刻。但摩尔定律告诉我们总有达到晶体管极限——20纳米左右——的那天,物理体积限制使得无法再提升晶体管电路的性能。”意法半导体有限公司执行副总裁、负责主板系统制造和技术研发的Joel Hartmann解释道。“目前已经找到了一些解决办法,使得我们可以跨越20纳米这个障碍,在限制闸极漏电的同时还能提升晶体管的表现水准。”言外之意,它将带领我们超越摩尔定律。

本文下一页:需求增长与技术极限的囚牢


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  • 物联网是什么
  • 物联网在计算机互联网的基础上,将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。
    什么是物联网
    通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话,也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。

  • 什么是摩尔定律
  • 摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。摩尔定律揭示了信息技术进步的速度,该定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔(Gordon Moore)经过长期观察发现得之。

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