如果芯片工艺发展不能满足摩尔定律，是否会引发 IT 界的一场创新？

电子产业得以高速发展，是因为其有世代generation的概念，因为每年腾出0.3左右的成本空间，才得以让我们不断更新新的手机，新的电脑。但当世代结束的时候，真的会有灾难吗？

在我眼里，与其说是灾难，不如说是机遇。

不用如果，Si channel微缩到5nm的物理极限是学界公认的。啊？你问什么是channel？

如图是90nm工艺,45nmgate length的p- and n-type Strained Si channel MOSFET 的TEM图。

所谓的channel就是图中白色箭头所示，电流从source跟drain之间的载流子通道。

在以往的半导体物理近似中，channel是无限长的，但随着工艺的不断进步，channel不断被微缩，等到其长度相对于原子直径而言不再是无限长的时候，已有的近似会不断失效，并且出现以往没有遇到过的一系列状况，如short channe effect等，到channel长度只有5nm的时候，tunneling量子隧穿会变得极为容易，哪怕在没有加电压的情况下，source和drain都可以认为是互通的，那么FET的开关效应会消失，晶体管没办法再向我们提供0和1的状态。

按照现有的规律发展下去，到达5nm大概是在2020年。

如图，10nm已经被业界学界公认可以实现，7nm已有一定的技术吃撑，但仍需要新的技术用以突破，而2020年的时候，如果要延续电子产业高速更新的世代，我们要怎么做？给我上课的教授也在思考这样的问题。但我想不会至于引发IT界的灾难。

用户是不知足的，码农们是不知足的，这一点可以懂安迪-比尔定律用以证实。但是当安迪不再提供更高集成度的硬件时，比尔能做的也只有不断压榨现有的成果。那个时候你会发现，当自己的手机用了三年之后，市面上的CPU频率还是这么高，耗电量还是这么大，续航能力还是这么久，当然不排除核心与核心间的优化，单对于单个CPU而言，并没有什么实质上的改变，那你为什么还要选择换手机呢?

同理，虽然软件的优化能让既有的IT产业继续更新，但若硬件基础停止世代的革新，那么软件效率的提升必然有一个尽头，就像你没办法用小霸王来玩魔兽世界是一样的道理。

题主所引用的文章是典型的标题党，所谓摩尔定律不能再降低芯片价格是指当产业世代没办法继续下去的时候，单片晶圆的面积没办法扩大的时候，芯片的价格才会没办法降低。

你不信我告诉你：

一个18吋厂=9个12吋厂，而节约的成本远远不止9倍。

晶圆的尺寸在扩大，芯片的集成度在提高，此消彼长，光晶圆面积就足足提高了一倍还多。也就是同样一套流程，生产的芯片是原来的两倍多，集成度也是原来的两倍多，效能就起码有4倍的增幅，加上水电气尤其是设备的开销，一次世代的革新可以节约上百亿美元。

而省下来的钱都到哪里去了呢？首先旧厂不会关掉，还得继续加工产品，毕竟不是所有芯片都需要最尖端的技术，其次就是投入到研发当中，最后剩下的都平摊稀释到技术工人手上了。芯片工厂的利润远没有IT公司那么高。在台湾，如果硕士毕业能够进入台积电那么年薪会是120万新台币，折合人民币24万软妹币，博士是180万。但是除了台积电意外第二大的联电，硕士第一年工资也就只能给到80万新台币了。而在fabless的联发科，待遇会比台积电更好。

反观大陆代工厂的薪水，由于几乎不需要技术研发，对于研究人才的不尊重实在是令人发指，想着要回国找工作我只能一阵心惊胆寒。

引用的新闻中有一句话：在更高的速度、更低的能耗和更低的成本这三个因素中，芯片厂商只能选择其中的两个。

要讨论这句话到底对不对太过复杂，不过从intel身上可见一斑，那就是当今各位看官津津乐道的FinFET并没有提高前一世代的速度，仅仅是减低漏电流以降低功耗和发热，让超级本成为可能，除了提高了集成度意外，FinFET作为晶体管本身并没有比HKMG更快。同时，除了intel，今天世界上也还没有另外一家公司量产和有能力量产FinFET，这对技术的要求太高了，台积电落后intel5年，而几乎其余的Fab均共享IBM的技术。

言归正传，若5nm是绝路。

因此有人陷入沮丧，倘若电子工业失去了“世代”这个概念，越来越少的人愿意隔几年就换一台硬件设备，电子产品变得像是汽车一样可以用十几年几十年，那么还怎么去捞大把大把的钞票？

但是也有人开始狂欢，没有希望的时候才是最有希望的时候。虽然硅工艺可能走到尽头，又没有其他的替代产品能够做得像硅那么便宜，但我们仍然还是有两个选择。

1. More Moore

2. More than Moore

这两条路一定能够齐头并进。因为这个领域的投入太多了，聪明的大牛太多了，不会允许失败和停滞的。

More than Moore中有一块是属于3D IC，也就是我的专业，不再展开了~

未来的机遇是在是太多了，新的材料，新的结构，新的思想，一切都将迎来革命。然而革命必将会淘汰一些东西，洗刷一些东西，付出一些代价。让我们在浪潮之巅处得更久，拭目以待吧。

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未标示图片出处：

Scott E. Thompson et al., A 90-nm Logic Technology Featuring Strained-Silicon

刚过去的4月19日是摩尔定律50周年纪念日，IEEE Spectrum做了一个关于摩尔定律50周年的专题（仍在更新中）：

甚至专题中有采访到Gordon Moore本人以及超大规模集成电路(VLSI)的祖师爷Carver Mead（他是摩尔定律的命名者；在另一个回答有提到，他也是神经形态计算机之父

）。

摩尔先生在1965年提出定律时就在《电子》（Electronics）杂志中就表明了这一观点，现已 73 岁高龄的他对此仍深信不疑。他表示：“我愿意对摩尔定律的任何问题进行担保。”
该定律最初只是摩尔先生做出的一个简单推测，主要探讨了新兴芯片行业多快可以在单一集成电路中容纳更多元件的发展周期。加利福尼亚理工学院着名物理学家米德（Carver Mead）后来将其称为摩尔定律，他认为“它更是一种个人预言，而非仅仅是定律”。　　
Moira Gunn：你早在1965年便撰写了那篇具有开创性的文章，并且你能从中看到摩尔定律的所有苗头，但直到你在英特尔工作达10年之久后，你的发现才被称为摩尔定律。根据你的回忆，第一次出现摩尔定律的名称是什么时候？　　
戈登·摩尔博士：对这一点最了解的是我的一个朋友Carver Mead，当时他是加州理工大学教授，是他把我的发现称作摩尔定律。不知怎么的这一名称就流传下来了。几十年来，我甚至不愿使用这一说法，但最终我还是习惯了这个名称。

这里简单翻译一些这次IEEE Spectrum专访中的有意思的对话片段（只是大意，全文请移步原文链接）：

...

• Rachel Courtland（IEEE Spectrum副主编）:您在过去曾多次预测摩尔定律的终结，您现在认为它还能持续多久？
  
• Gordon Moore: 恩，我从来没有准确的预测它的终结，我说过我无法看到比下一个世代（的芯片）更远的未来。那儿似乎有一堵穿不透的墙，但这堵墙一直在往后退。我很惊讶于工程师们有如此强大的创造力能够在看起来只能完全停滞的情况下找到新的出路。...我记得一次霍金在硅谷的时候，有人问他怎么看集成电路技术所面临的极限。虽然不是他的研究领域，但他总结了两点：光的有限速度和材料的原子特性。我觉得他是对的。我们已经接近原子极限，而且我们也利用了一切优势来促使速度提升，但是光速会最终限制性能。这些基本的问题目前看来依然没有很好的解决方案，而在接下来的几个世代中我们却将要直面它们。
  
• ...
  
• R.C.: 您是否认为我们对电子类产品的消费习惯会因为摩尔定律的终结而改变？
  
• G.M.:我不觉得会改变太多。只要有新的产品有成长的能力，它们会很快的迫使旧产品更新换代。当我们是在想不出还有什么新的花样可以玩时，人们可能会觉得评不需要每年都换新的，可能一个电子产品可以用四五年。这将会使整个产业的成长明显放缓，但是我认为这样的事发生是不可避免的。
  
• ...
  
• R.C.: 你最初的预测主要是基于芯片上各部分的成本会不断下降的这样一个想法。所以，这是最终将决定它也是因为这点吗？这是一个经济规律，所以它会有一个经济规律式的消亡？
  
• G.M.:我认为这最终将是一个技术消亡的问题，而不是一个经济问题。当他们不能做得更小的时候，人们仍将在相当长一段时间里继续从产品中压低成本。但我敢肯定，那时就是最终时刻来临的时候了。
  
• R.C.: 我告诉一些人今天将要来采访您，然后我问他们我应该问您什么问题。有些人大笑着说：“你能不能问问他我们怎样才能摆脱这个烂摊子？”因为他们都正挣扎在这些技术难题之中。
  
• G.M.:Whoo. Well, 你总是可以办理退休然后搬到夏威夷来~ （答主脑补此处应有笑声，从英特尔退休后，戈登·摩尔通过戈登和贝蒂·摩尔基金会专注于慈善事业。他住在夏威夷的海边。）
  
• ...
  
• G.M.:这是商业的本质。世上没有那么多可以轻轻松松赚钱的生意，有的话（半导体产业，集成电路产业）也肯定不会是其中之一。

对Carver Mead的采访

...

R.C.: 摩尔定律不是真正的定论，至少不是像我们所定义的物理定律一样，您如何像普通人解释它？

Carver Mead:我总是需要澄清（特别是在早期），这不是一个物理定则。这是一个关于人类行为的规律。为了让事情都像我们半导体技术的发展一样，这需要极大数量的具有创造性且十分努力的聪明的人来实现。他们相信这种努力会造就一个成功的事业否则他们不会付出努力。这种对有可能实现目标的信念最终使得梦想真正得以实现。

摩尔定律实际上是关于人们对未来的信念以及他们愿意投入精力促使其发生的意愿。这是一个关于人类（人性，humanity）的了不起的宣言。

...

R.C.: 当摩尔定律即将终结，会发生什么？

C.M.:我们最不想做的事就是在摩尔定律50周年的当下充斥着一些关于它的即将结束的悲观情绪。事实上，针对晶体管的盲目发展更小的尺寸这条路的确是不会永远持续下去的，但这并不意味着建设更复杂，功能更强大的电子系统的时代即将结束。

有很大数目的非常聪明的人们正在一刻不停地挑战并推进极限。比如，有人正试图将光学和电子元件集成在同一芯片上，也就是所谓的硅光子学，而这还只处于起步的阶段。

我的经验是，当你觉得在一条学习曲线上感到空气稀薄，在某处总会有一个突破口，但突破口永远不在你正在思考的位置。我们永远无法明了，直到下一个令人激动的BIG thing真正发生。但总会有一个它等在那。

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