電子器件的發展依然由摩爾定律的內在驅動力主導

2020-12-06 我是天邊飄過一朵雲

究竟有哪些因素在推動摩爾定律向前發展呢?無疑,是市場極大的需求和巨大利潤的吸引。60年代IC發展的初期,仙童半導體公司生產的電晶體和邏輯電路晶片就得到美國很多重大工程的訂單。仙童半導體公司當時佔有IC市場30%的份額。

研究表明,自半導體工業誕生以來,有三個商業驅動力在推動半導體向前發展:一是計算機工業的到來推動了內存的需求;二是專用IC的發展;三是IC允許多功能系統的集成。

研究還表明,軟體代碼行數也呈指數增長規律。1995年,微軟首席技術執行官研究了軟體代碼行數。他發現,1975年,Basic語言的編譯器只有4000行;而20年後,幾乎達到了50萬行。軟體的規模和複雜度在增加,也需要越來越快的微處理器。實際上,半導體工廠的投入也是按照指數增長的。伴隨著每一代新品的到來,晶片的研發、製造和測試費用都在穩步提升,這導致摩爾的第二定律,即在半導體作坊上的資金投入也隨時間呈現指數增長。摩爾在1995年發表文章說:「最使我擔憂的是投入的花費。這是另一個指數。」1966年,一個新的半導體基礎設施投入費用約為1400萬美元;30年後則達到15億美元。投入如此巨大,對半導體的發展來說無疑是致命的,一個解決途徑是國際間大公司的競爭與合作。而一旦無利可圖之時,摩爾定律就很難走下去了。有人說:「摩爾定律的終結不是技術問題,而是經濟問題。」

摩爾定律促使人們在許多方面進行創新和突破,提出新思想、新技術來解決一些技術瓶頸。基於新的物理原理的原型樣機,如量子計算機和神經網絡計算機等將成為人們期待的運算工作模式。為了拓展和深入摩爾定律,2016年,美國半導體工業年會報告的路線圖題目為「國際器件與系統路線圖」。大會主題不再聚焦跟蹤摩爾定律,而是轉向應用,如智慧型手機和雲數據中心等,研究應該開發什麼樣的晶片以支持這些功能和應用。

2015年,摩爾再次預言,IC前進的速度將趨飽和,估計下一個十年左右,摩爾定律或將終結。不過半導體展望家卡弗·米德(Carver mead)在1992年寫到:「摩爾定律是一件有關人類活動的,是關於眼界的許多人被他們的知識和信仰所限制,從而不能越雷池一步。當摩爾做出他的預言時,他讓我們認識到是什麼在前行。我們一直處於一個動態的、不斷前行的世界中。」愛因斯坦曾這樣說過:「科學家研究的是早已經存在了的,而工程師將創造的是前所未有的。」

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