這節我們將為大家介紹一個對半導體行業產生深遠影響的定律：也就是大名鼎鼎的摩爾定律！

1965年，英特爾創始人戈登·摩爾(Gordon Moore)注意到，芯片上的晶體管數量每年都在翻倍。他發表了這一觀察結果，并立即被稱為摩爾定律。他將規律更新為每兩年翻一番。行業觀察人士利用這一定律來預測未來芯片的密度。多年來，它已被證明是非常準確的，現在正在推動技術進步。如果這是真的，芯片上的晶體管數量將達到數十億(如下圖所示)。它是由半導體工業協會(SIA)制定的國際半導體技術路線圖(ITRS)的基礎。

有人猜測芯片密度可能會超過摩爾定律的預測。佐治亞理工學院的微系統封裝研究指出，2004年每平方厘米約有50個組件，到2020年，組件密度將攀升至每平方厘米約100萬個組件。

芯片中元件密度的持續增加確實遵循了摩爾定律。還有一種討論認為，該行業現在已經將摩爾定律作為芯片密度和提高性能的未來驅動力(目標)。這些目標嵌入在最新版的國際半導體技術路線圖，如2011年版。

電路密度由集成度水平這個指標來進行跟蹤，集成水平指的是一個電路中所包含元件的數量。集成級別(如下圖所示)范圍從小規模集成(SSI)到超大規模集成(ULSI)。ULSI芯片有時被稱為超級大規模集成(VVLSI)。大眾媒體稱這些最新產品為巨型芯片。

除了集成規模之外，存儲電路還通過電路中包含的存儲位的數量來識別(一個4兆的存儲芯片可以存儲400萬位的內存)。邏輯電路通常按其所具有的門的數目來定級。門是邏輯電路的基本操作元件。

逐漸減小的特征圖形尺寸

2023 National Day

從小規模集成電路逐漸發展到今天的超大規模集成電路芯片的歷程主要是由單個組件的特征尺寸減小所驅動的。這種特征尺寸的減少是由于成像工藝的急劇進步所推動的，這一點可以深刻闡釋：科技是發展的第一生產力這句真理。這些技術包含光刻技術，以及多層導體集成技術。半導體工業協會曾經預測，到2016年，特征尺寸將減少到22納米(0.0022μm)。隨著芯片上的組件更小的能力帶來的好處是使它們更緊密地聚集在一起，進一步增加密度(如下圖中所示)。

用來解釋這些趨勢的一個類比是單戶住宅社區的布局。社區的密度是房屋大小地塊大小和街道寬度的函數。容納更多的人口可以通過增加社區的規模(增加芯片面積)來實現。另一種可能性是縮小單個房屋的大小，將它們放在較小的地塊上。我們也可以減少街道的面積來增加密度。然而，在某種程度上，街道不能再縮小，否則它們將不夠寬的汽車。此外，在某種程度上，房屋不能進一步縮小，仍然作為住宅單位使用。在這一點上，一個選擇是通過建造多層高速公路和/或用公寓樓取代個人住宅來進行建設。所有這些概念都用于半導體技術。