摩尔定律失效后的芯片该怎么发展？

feixueshanhu · 发表于 2018-6-21 22:34:49

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在过去几十年里，摩尔定律指引着集成电路产业的发展，芯片制造工艺也在按部就班地推进。但进入了最近几年，芯片的微缩周期因受到硅材料本身特性和设备的限制而逐渐变慢。换句话说，摩尔定律失效了。
全球半导体行业研发规划蓝图协会主席Paolo Gargini在早年也曾表示，按照最快的发展速度看，到2020年，我们的芯片线路可以达到2-3纳米级别，然而在这个级别上只能容纳10个原子。这时候芯片的电子将受限于量子的不确定性，晶体管变得不可靠，寻找硅以外的替代材料和新技术就成为工程师们的工作重点。
为了延续之前的芯片前进步伐，产业研正在材料等方面探索芯片演进的新解决办法：More Moore、More than Moore和Beyond CMOS就成为了其中的选择。其中More Moore和More than Moore被称为非硅微电子学。

集成电路产业发展的三个方向

根据定义，所谓More Moore是想办法沿着摩尔定律的道路继续前进；More than Moore做的是发展在之前摩尔定律演进过程中所谓开发的部分；Beyond CMOS做的是发明在硅基CMOS遇到物理极限时所能倚重的新型器件。如下图所示，根据ITRS和IRDS的规划，到10nm之后，三五族半导体、SiGe和Ge等高迁移非硅材料；TFET、NC警惕光和自旋电子等Beyond CMOS选择将会成为产业追寻的新方向。

CMOS设备的进化
但我们也应该看到，在这些新方法后面，存在更多的问题。例如More Moore的漏电问题，More than moore的多模块封装，还有Beyond CMOS面临的功耗瓶颈问题。