熟悉半導體行業(yè)的人想必對摩爾定律很熟悉,摩爾定律自問世以來就是半導體行業(yè)的最高目標,正是基于該目標,電子設備變得更加快速、高效且便宜,然而隨著集成電路的尺寸越來越小,摩爾定律逐漸難以實現(xiàn),因此很多人聲稱:摩爾定律已死。
摩爾定律簡單來說是一個著名的經(jīng)驗規(guī)律,即每18-24個月里,集成電路柵可容納的晶體管數(shù)量將翻倍因此,同時成本也將下降一半。該定律已持續(xù)幾十年,但隨著新工藝節(jié)點的不斷推出,工藝制程也在一步步向著物理極限逼近,實現(xiàn)摩爾定律越來越困難。
對于摩爾定律達到極限的說法,很多人將其歸于量子隧穿效應,即晶體管如果持續(xù)縮小,甚至可能到達幾個原子的尺寸。在這個尺度下,量子效應會大大增強。這時,不需要給柵極施加電流,某些電子就可以直接從發(fā)射極直接流向集電極,這意味著晶體管的功能受到很大削弱,會導致非常嚴重的后果。
因此,為了繼續(xù)減小柵極大小,人們也提出了多種解決方法,如將柵極材料替換成高介電材料,以防止電子的穿透?;蛘邔艠O做成類似魚鰭的叉狀 3D 架構(gòu),用立體結(jié)構(gòu)取代平面器件來增強柵極的控制能力,以減小量子隧穿對芯片的影響。
但這些方法無一例外都屬于“緩兵之計”,若是沒有材料上的突破性進展,摩爾定律依然會死去。
越來越多人認為,摩爾定律的極限將在 2025 年左右到來,但也有樂觀的人認為還能持續(xù)更久。然而隨著ChatGPT的流行,關于摩爾定律已死的討論也越來越多,其中包括摩爾定律創(chuàng)始人戈登·摩爾。
雖然晶體管數(shù)量的增加趨于平緩是不爭的事實,但是各大廠商為了能跟上摩爾定律,仍然在不斷努力。未來人類可能會通過優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)和使用更高效的材料來提高晶體管的性能,或者采用新型的計算架構(gòu),例如量子計算機和神經(jīng)元計算機等,來滿足不同領域和應用的需求。
在 AI 迎來“寒武紀大爆發(fā)”的當下,我們需要更強大、更快速、更節(jié)能的芯片去支持更復雜、更智能、更創(chuàng)新的AI系統(tǒng)。
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