电子器件的发展依然由摩尔定律的内在驱动力主导

电子器件的发展依然由摩尔定律的内在驱动力主导
2019年11月06日 18:14 科技小飞虫1

究竟有哪些因素在推动摩尔定律向前发展呢?无疑,是市场极大的需求和巨大利润的吸引。60年代IC发展的初期,仙童半导体公司生产的晶体管和逻辑电路芯片就得到美国很多重大工程的订单。仙童半导体公司当时占有IC市场30%的份额。

研究表明,自半导体工业诞生以来,有三个商业驱动力在推动半导体向前发展:一是计算机工业的到来推动了内存的需求;二是专用IC的发展;三是IC允许多功能系统的集成。

研究还表明,软件代码行数也呈指数增长规律。1995年,微软首席技术执行官研究了软件代码行数。他发现,1975年,Basic语言的编译器只有4000行;而20年后,几乎达到了50万行。软件的规模和复杂度在增加,也需要越来越快的微处理器。实际上,半导体工厂的投入也是按照指数增长的。伴随着每一代新品的到来,芯片的研发、制造和测试费用都在稳步提升,这导致摩尔的第二定律,即在半导体作坊上的资金投入也随时间呈现指数增长。摩尔在1995年发表文章说:“最使我担忧的是投入的花费。这是另一个指数。”1966年,一个新的半导体基础设施投入费用约为1400万美元;30年后则达到15亿美元。投入如此巨大,对半导体的发展来说无疑是致命的,一个解决途径是国际间大公司的竞争与合作。而一旦无利可图之时,摩尔定律就很难走下去了。有人说:“摩尔定律的终结不是技术问题,而是经济问题。”

摩尔定律促使人们在许多方面进行创新和突破,提出新思想、新技术来解决一些技术瓶颈。基于新的物理原理的原型样机,如量子计算机和神经网络计算机等将成为人们期待的运算工作模式。为了拓展和深入摩尔定律,2016年,美国半导体工业年会报告的路线图题目为“国际器件与系统路线图”。大会主题不再聚焦跟踪摩尔定律,而是转向应用,如智能手机和云数据中心等,研究应该开发什么样的芯片以支持这些功能和应用。

2015年,摩尔再次预言,IC前进的速度将趋饱和,估计下一个十年左右,摩尔定律或将终结。不过半导体展望家卡弗·米德(Carver mead)在1992年写到:“摩尔定律是一件有关人类活动的,是关于眼界的许多人被他们的知识和信仰所限制,从而不能越雷池一步。当摩尔做出他的预言时,他让我们认识到是什么在前行。我们一直处于一个动态的、不断前行的世界中。”爱因斯坦曾这样说过:“科学家研究的是早已经存在了的,而工程师将创造的是前所未有的。”

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