芯片技术在摩尔定律失效之后要何去何从

导语：摩尔定律问世距今已有50多年的时间了，而就在它的51岁生日到来之前，芯片产业已经准备好要超越它了。

芯片技术

在下个月，全球半导体产业将会发布最新的计算机芯片技术两年评估报告。而在这份报告当中，业界将第一次忽略所谓“定律”的存在，而它一直是之前所有报告当中的核心：芯片制造技术的充足发展可让技术公司每两年缩小一次晶体管的体积。

而新的预测报告第一次提出了芯片技术的进步将伴随着应用对象——智能手机、可穿戴设备和机器运营的数据中心等——一同到来，而非跟随原始计算速度和性能的发展。与此同时，摩尔定律将不再被认为是路线图的中心。

摩尔定律其实并不是科学定律，而是对于1965年芯片产业技术发展的一次非正式观察。在这一年里，Gordon Moore（随后的英特尔联合创始人）为Electronics Magazine杂志撰写了一篇自己的感想。他认为，等到1975年，一款单芯片将包含（当时看来）难以想象的7.5万个晶体管。而在如今的主流芯片当中，晶体管的数量已经达到了几十亿。

几乎每一种计算机和电子设备形式都从半导体工程师们的不懈努力当中直接获益，后者设法逾越了电子和材料科学当中看似无法逾越的障碍。他们所实现的技术进步为整个社会在信息处理方面的能力起到了长足的推动作用，同时让信息获取变得更加快速和方便。计算芯片的每一代更新都带来了体积的缩小和成本的降低。

在很长一段时间里，业界一直在讨论摩尔定律是否可以寿终正寝了，而这一次的情况又和以往不尽相同。芯片产业目前正面对着一些相当基本的限制，这也让不少业内人士认为现在是时候去重新思考我们看待计算技术发展的方式了。

简单来讲，芯片体积的缩小不能违反物理学定律。

目前市面上最先进的芯片是由英特尔的14纳米工艺所制作而成的。在14纳米的大小之下，芯片中的每一个独立元件都要比普通的病毒粒子更小，同时接近于细菌的外细胞壁。由于生产的复杂度和成本之高，目前只有4家公司被认为有能力使用这种复杂技术，他们分别是英特尔、三星、台积电和GlobalFoundries。

在这个半导体路线图当中，下一次的技术进步将把我们带到10纳米时代，而使用这种工艺制作的芯片最早可能会在今年就率先问世。在那之后，7纳米工艺也会在2018或2019年到来。英特尔目前的规划只有这么远，而台积电表示他们可在明年实现7纳米，且目前正在争取让5纳米成为现实。在如此的大小之下，芯片上的元素就只有一股DNA的两倍大而已。

而如果进一步缩小，那么芯片上的设计元素就和10个独立原子差不多大了。在这样的大小之下，电子的行为会开始变得不稳定：经典物理学定律在这里将不再适用，并会被不稳定性原理所取代。你或许有能力把芯片做到这么小，但它们是否还能正常工作就说不定了。

这一切都表明，芯片技术的未来发展实际上是非常复杂的。正如爱荷华大学计算机科学家Daniel Reed曾说的那样，波音787如今的飞行速度并不比70年代的波音707快多少，但在此期间我们看到了其他方面大量的技术创新，包括燃油效率的提升，更轻的机身和电子导航系统。

蛋君说：芯片技术的未来发展将分化成许多不同的方向，每个方向也会带来截然不同的结果。它们中的一些或许是错误或无意义的，但也有一些会呈现出我们前所未见的结果。