文｜腦極體
摩爾定律的第一次續命，成功拉開了半導體產業的激烈競爭。
當時的產業邏輯是，製程領先的企業很容易獲得市場份額和規模優勢，進而讓落後者無利可圖。
但這種高速發展不斷撞上了新的天花板，摩爾定律也迎來了自己的第二次「被死亡」。
第二次續命：從2D到3D，一杯名為技術的「美式咖啡」
20世紀90年代中期，在IBM研究所工作的劉易斯·特曼（Lewis Terman）宣稱，摩爾定律的終結就在眼前。
原因很簡單，進一步縮小電晶體尺寸再一次迎來技術瓶頸。
當時，半導體行業開始用雷射作為光源在矽晶圓平面上製造電晶體和集成電路，當波長從 365 nm 降低到 248 nm，電晶體尺寸也逐漸逼近100nm。隨著組件尺寸變小，當電晶體處於「關閉」狀態時，電流很容易洩漏出來這會造成晶片的額外損耗。
2000年，全世界研究者都在研究如何讓更短波長的微影蝕刻成功，延長乾式機臺的壽命。臺積電在此時殺出，與ASML共同完成開發全球第一臺潤式微影機臺，採用193波長曝光的「溼式」機臺量產45nm製程，一時間引人矚目，將半導體製程從45nm向前推進，讓摩爾定律得以延續。
很快，大家都覺得這已經到矽晶片的極限了，摩爾定律再次失效，半導體產業的黃金年代也即將結束。
於是在 2002 年 11月，英特爾股票被美林證券將降級 , 從 「中立」降為 「賣出」, 股價再次應聲而落。
美國對於這種情況也十分擔憂，國防高級研究計劃局（DARPA）還啟動了一個名為「25nm開關（25-nm Switch）」的計劃，試圖提升晶片容納電晶體數目的上限。
讓英特爾及 「摩爾定律」繼續引領行業的，是一位華人。
加州大學伯克利分校電氣工程和計算機科學教授的胡正明，由於美國在能源領域的學術撥款緊縮，轉向參加企業項目，開始挑戰半導體領域的難題。
（FinFET發明者胡正明）
既然電晶體尺寸無法再縮小，提升密度能不能同時保證技術和成本效益呢？按照這一思路，胡正明提出了鰭式場效電晶體（FinFET，Fin Field-effect transistor）方案。
以前，整個晶片基本上是平坦的，而胡正明則一改此前元器件和電路都在晶片表面一層的CMOS電晶體工藝理念，改為用垂直方法鋪設電流通道。
在矽基底上方垂直布設細傳導通道，傳導通道像鯊魚鰭一樣排列，柵極可以三面環繞通道，而不是僅僅位於通道上方。
（FinFET工藝結構特點）
這種方式不僅能很好地接通和斷開電路兩側的電流，使柵極能夠更好地控制電子流動，從而大大降低了晶片漏電率高的問題，還利用垂直空間，大幅地縮短了電晶體之間的閘長。
電晶體尺寸發展到25nm以下後，FinFET方案發揮了巨大的作用。
不過，FinFET的工藝製造過程較為複雜，英特爾2002年起投入3D電晶體的研發，2011才開始利用FinFET方案正式批量生產電晶體，22nm的酷睿處理器三代就使用的FinFET工藝。
隨後，各大半導體廠商也開始轉進到FinFET工藝之中，臺積電16nm、10nm，三星14nm、10nm以及格羅方德的14nm等等，都是在FinFET工藝支撐下實現的。
3D電晶體時代的開啟，又一次將摩爾定律推後了數年。
第三次續命：全球聯動EUV，只為撬出突破口
「摩爾定律」的舒坦日子還沒過多久，新的催命符又來了。
國際半導體技術發展路線圖更新後大家發現，增長在2013年年底又放緩了。
進入三維結構之後，晶片工藝無法嚴格按照既定的路線升級製程工藝。各個半導體廠商的產品創新屢屢被用戶吐槽「擠牙膏」，AMD停留在 28nm多年，英特爾在14nm節點區分出「14nm、14nm+、14nm++」三種制式更被引為笑談。
看起來，摩爾定律似乎在14nm節點上又一次無路可走了，接下來怎麼辦？
一個來自於哈勃太空望遠鏡，為美蘇「星球大戰」計劃而開發的技術——EUV，開始在產業界登場。
（EUV原理）
此前，英特爾用超微深紫外線（DUV，Deep Ultra Violet）技術製造出了為數不多的30nm 電晶體樣品。隨後，研究人員又將下一步研究放在了大規模採用極紫外線刻蝕技術（EUV）來進行生產上。
2012 年，英特爾、三星和臺積電（TSMC）為 ASML 的下一代光蝕刻技術募集了 13.8 億歐元的研發經費，其中有4000 名專注 EUV 項目的員工。
有意思的是，儘管英特爾很早就在布局EUV技術，但最早推出EUV製造的7nm晶片樣品的，卻是IBM。
當時，《紐約時報》以《IBM Announces Computer Chips More Powerful than Any in Existence》（IBM發布了比現有任何一種產品都強大的計算晶片）為題報導了此事，有些媒體更直言「IBM打了英特爾的臉」。
不過，EUV光刻技術採用13.5nm長的極紫外光作為光源，對光照強度、能耗效率和精度等都有極高要求。因此，儘管其研發始於20世紀80年代，但達到晶圓廠量產光刻所需要的技術指標和產能要求，卻摸索了很長一段時間，以至於在此期間，摩爾定律不斷被挑釁。
2017年的GTC技術大會上，GPU晶片廠商NVIDIA英偉達甚至提出要靠GPU開啟AI時代的計算新紀元。其CEO黃仁勳聲稱，摩爾定律已經終結，依靠圖形處理器推動半導體行業發展才是正道，而尋找更強大的CPU則應該讓出主導地位。
以前，摩爾定律強調性能可以「一力降十會」，而英偉達認為，賦予電晶體智慧比力量更加重要。
對此，摩爾接受《紐約時報》專訪時表示，如果良好的工程技術得到應用，那麼摩爾定律仍可以堅持 5 到 10 年時間。
摩爾定律的變緩，給了 EUV 足夠的時間迎頭趕上這根救命稻草，終於在近些年成功落地。
2016年後，EUV光刻機開始投入晶圓廠，用於研發和小批量試產。隨後，三星、臺積電、英特爾等都爭先恐後地將EUV投入晶片量產，中芯國際斥資1.2億美元買入EUV光刻機的新聞也見諸報頭。
用ASML（阿斯麥）研發副總裁Anthony Yen的話來說，EUV光刻是目前唯一能夠處理7nm和更先進工藝的設備，並被廣泛看做是突破摩爾定律瓶頸的最關鍵武器。
但成本，依然是困擾摩爾定律的難題。目前建設一個7nm工廠需要投資150億美元，5nm工廠將需要300億美元，而3nm理論上是600億美元。
最後如何在終端市場上將成本順利攤銷，加上複雜國際政治局勢的幹擾，對三星、臺積電等半導體廠商來說都是一件風險極大的事。
不難看出，在EUV為核心的戰場上，晶片廠商與代工廠的競爭已經告一段落，更上遊的半導體材料廠商、光刻機設備廠商，甚至學術界、產業界的工藝創新，開始加入其中，成為拯救摩爾定律不可或缺的參與力量。
其他屢建奇功的續命「藥丸」
當然，在摩爾定律的續命史上，除了上述三個重要的技術節點、提高主頻性能之外，也有不少方法屢建奇功。
比如新的封裝技術。像是Chiplet小晶片系統封裝技術，就可以促進晶片集成、降低研發成本、提高成品率，被認為是擴展摩爾定律有效性的另一種武器。
據說，臺積電最新的3D SoIC封裝技術將於2021年進入批量生產，促進高性能晶片的成本效益。
再比如尋找矽材料的替代品。利用新型材料做出分子大小的電路，也能使晶片性能變得更強大。在半導體發展歷程中，元素周期表上的各種可能都被廣泛嘗試過。
華為任正非就曾公開表示，石墨烯有潛力顛覆矽時代。英特爾也宣布，在達到7納米工藝之後，將不再使用矽材料。光刻膠等半導體材料的創新，也在推動摩爾定律的持續演進。
（英特爾對半導體工藝的進展預期）
也有人提出了「More than Moore」（超越摩爾定律）路線，通過改變基礎的電晶體結構、各類型電路兼容工藝、先進封裝等多種技術，共同發力來延續半導體行業的發展，而不再局限於縮小電晶體特徵尺寸所帶來的推動力。
總而言之，摩爾定律何時觸頂或未可知，但半導體行業的進步永不終結，而圍繞產業規律展開的商業競爭與硝煙也會繼續延綿不休。
（超越摩爾定律：多樣化）
回望摩爾定律的一次次驚險續命，不難發現，儘管其很多假設都會隨著時代變化而變得不再適用，但半導體產業的特殊之處卻決定了它頑強的生命力。
一方面，摩爾定律督促著技術工程師們不斷挑戰極限，聚焦於難題上，以儘可能地挖掘矽部件的潛力，作為「矽谷的節拍器」，摩爾定律在讓行業走上巔峰的時候，也成為了產業的基本法。
而每當行業發生本質變化的時候，摩爾定律也會隨之得到修正和改變，使其始終保持著一定的準確度。
此外，即使全行業都在摩爾定律之下展開激烈競爭，但這並不意味著標新立異沒有意義，用不同的生產、工藝、材料等等方式尋求更快的發展，自控式企業也更容易抓住機會，打破固有的市場格局脫穎而出。
當然，在摩爾定律的感召下，科學家、工程師、投資方，甚至曾經的競爭者，也有可能形成共同體，在同一理想的支撐下大膽投入高風險的研發活動。
從日本半導體廠商的逆襲、英特爾的多年輝煌、英偉達的豪橫發言等身上，會發現正是摩爾定律的文化隱喻，讓產業的發展速率變得不可預測，也格外精彩。
這也是為什麼，我們會追尋摩爾定律「起死回生」的歷史瞬間。因為它不僅對半導體行業的變化趨勢十分重要，更是技術軌道和預言的重要範例。
半個多世紀以來，摩爾定律本身已經改變，但其文化內核卻始終不變，只是以更廣闊、更強大的方式與我們再次觸碰。