CPU 的摩爾定律是不是因為 10 奈米的限制已經失效了?10 奈米之後怎麼辦?

時間 2021-05-06 08:30:41

1樓:林博士

(一)深度摩爾區的定義

當半導體製成的最低線寬進入10奈米以內的時候,我們就說半導體製程進入了深度摩爾區域

(二)成本大幅上公升

裝置變得非常昂貴:EUV光刻機單價超十億元,每年台積電需要買100臺

中國、三星、台積電成唯一玩家

普通摩爾區建乙個晶圓廠,大概投資是200人民幣

而深度摩爾區乙個晶圓廠的投資可能就是1000億人民幣

台積電在美國建的廠就是120億美元

(三)每一代技術投資回報率降低

不能同時取得密度、速度倍增和功耗的降低

摩爾定律之所以意義重大,是因為它是一條直線,但是進入深度摩爾區以後,這條直線開始彎曲

這就使得,除了成本大幅增加之外

工藝所產生的,密度增加的效果,功率降低的效果,速度加快的效果都大打折扣

(四)行業特點發生重大變化

過去積體電路的在摩爾區之內的第一代,第二代產品都是由美國公司來主導,由台積電來生產

但是進度深度摩爾進入深度摩爾區之後,因為台積電,迭代的速度會大幅下降,甚至會在一奈米以後停止

這就使得這個產業,美國和台積電領先其他國家二代,其他國家追趕的局面發生了重大變化

過去美國不但領先各國,而且每一兩年就領先進入新一代的技術,

(五)深度摩爾時代,世界需要中中國產業鏈

這個業態特點停止以後,那麼這個行業就從技術苦苦追趕型行業,變成了乙個普通投資密集型產業,就跟整個電子行業其他產業環節有了相同的特點,

那麼這個時候,積體電路產業中中國的競爭力將會超越美國

(六)1nm後的思考

半導體製程達到1奈米之後,在二維方向上的縮微將會停止

器件密度的增加將通過多層,立體,堆疊來完成

晶元的速度的增加,可能要通過三維光聯接等手段

功耗降低將通過智慧型電路設計,而不是縮微技術

美國在半導體的投資將會大幅下降,中國在半導體的投資將會大幅上公升

(七)碳基和矽基

所謂碳基就是利用碳奈米管表面電子遷移率比在矽材料中快,的特點來實現積體電路的技術

2樓:謝志峰

聽友問題三

在90奈米的時候有很多公司都能做到,14奈米的時候只有台積電、三星intel等幾家能做。隨著投資成本和技術難度的不斷增加,是不是為中興國際追上國際巨頭提供了時間。

謝院長:

這個問題其實要分開來看。嚴格上說,因為摩爾定律逐漸是越來越難往下繼續了,所以最近也有訊息稱intel的10奈米的生產、量產時間一直在往後推。也就是說越來越困難了。

確實也給中國的企業提供了這樣乙個機會。當然我們另外講乙個經濟效益。並不是每家公司都投的起。

剩下的沒有幾家公司可以做最先進的14奈米、10奈米、7奈米的生產。未來變成寡頭而不是變成乙個大家都能參與競爭的乙個產業.

3樓:journey

5nm也就大約25個si原子的直徑,你說還怎麼玩摩爾定律,要不來幾年切割

到單原子,還能玩下去嗎?,量子計算機才是王道,也許沒到單原子,量子計算機就應用了

4樓:NexJTF

這個問題很大。

簡單說幾個點吧:

1、英特爾,確切的說src,開始立項研究後cmos器件已經二十來年了,砸錢無數,並沒有什麼用。今年是13年那輪研究中心結案的時候,各中心沒有能拿出像樣東西的,氣的英特爾他們決定下一輪要大批關研究中心了。

2、有一段時間廠家一度認為cmos的scaling終點是5nm(英特爾標準,或者是3nm三星、台積電標準);不過介於後cmos器件幾乎還是處於沒譜狀態,英特爾搞2nm幾乎是必然的了。

3、現在(2023年)所有不使用電子作為態變數的概念器件,aka不受量子隧道效應影響的,在cmos面前都是廢柴,能耗效能積大概落後cmos三到五代(製程根2為一代)。15年英特爾內部搞出乙個用SO和ME的器件概念,掛在arxiv上被罵的不行(A Scalable Charge Mediated Nonvolatile Spintronic Logic)。使用電子作為態變數的,比如各種FET,已經趕上或超過cmos。

4、在這個階段,後cmos器件替換(drop in replacement)基本已經被放棄了。現在更多的是EE方面考慮給後cmos器件找活,比如用MRAM做4級快取(能耗<>效能》DRAM)、專門做neural networking的邏輯單元等等。

5樓:幸運營養師

摩爾定律肯定會失效,但是計算機的運算速度還是會提公升。需要新的設計思路和新材料。比如平面的直線最短,但是球形的也許不一樣。

需要找數學專家來設計,還有導電材料中電子速度的提公升,電子自旋作為資料的讀取材料。其他的光量子CPU或者光電CPU,或者CPU和Gpu和tpu和npu的混合:混hpu的設計思路。

製造的極限到了,不代表計算速度的極限到了。

6樓:Coioidea

據說有個場效應什麼的,12nm以下會有電磁干擾,像前一段台積電和三星的奈米級別之戰*。

10nm之後,級別對cpu效能的提公升已經不大。還不如好好構思一下整個晶元設計。Intel做的就很好

前一段AMD 和 Intel的核數之爭也能很好說明。8核AMD比不過2核Intel。

以後的路不是堆核心,堆電晶體就行的。整芯設計更重要。

7樓:51AIjob

14很多已經量產了,三星14和台積電的14研發已經完成了,並且有很好的良率,7應該也很快了,保持積極。中國已經砸了很多錢在積體電路製造,立志打破老外的弄斷,想想一台光刻機得1億RMB。

8樓:王寶來

答案是摩爾定律在未來一定失效。

現在晶元的技術的極限在於晶元的積體電路的兩條導線不可能無限接近,即使技術上能實現。因為兩條導線的距離過進會發生量子躍遷,就是說一條電路上導線的電子會通過中間的絕緣體跑到另一條導線上,造成電路失效。具體請參見隧道效應。

那麼在未來晶元技術發展的方向是什麼?譬如提高最基本元件的計算速度,也就是說0轉換到1的時間,這涉及到改變基礎元件的物理結構,或者使電流能承載更多資訊,如使用磁性晶元,把電子自旋的極化率加以利用。

如果這些方面得到突破,現在技術下的晶元速度可以輕鬆提高幾百倍,遠遠超過使用需要,那麼很可能降低整合化密度以降低成本。

9樓:文刀叉點

摩爾自己本身也沒說這是乙個「定律」吧

這只是乙個類似於經驗結論一樣的東西,不過現在也快走到物理極限了

包括英特爾的tick-tock戰略也快走不下去了

10樓:

CPU的話未來幾年應該是完善平行計算,也就是多核心處理器的效率問題。

GPU可能要開發新的全GPU運算物理引擎吧,現在的物理引擎除了PHYSX部分GPU運算,其他的基本上是基於CPU的

石墨烯造CPU效能太高,是一妖物,很多幕後人物擔心會開啟潘多拉魔盒,一發不可收拾,至少業界統一的AI標準出來之前,石墨烯造的CPU是見不到的。

11樓:張海冬

在地球滅亡之前,我們不會等待死亡的降臨,而是會放眼宇宙。

乙個行業的問題得不到解答。我們就要放眼其他行業尋求靈感。

未來世界的發展,不只是人與人之間的合作,更要求的事資源與資源之間的合作。

本人並非此行專業人士,不過是隨便發幾句感慨罷了。

12樓:孫偉

電子電路極限也快到了,主頻的極限電路工藝的極限,現在是用多核心來提公升,換句無知的比喻就是原來幾年前乙個cpu現在八核就是八個穿在一起用做的和原來乙個cpu差不多大,主要是指令集硬體優化感覺到了提公升實際我看沒多大提公升。對基本資料的運算沒多大變化,電腦的結構決定的。

13樓:

10奈米,應該是納電子學的研究範疇了,比如量子阱,三個緯度的尺寸都很小,可能就是幾個原子構成的區域。

納電子學乙個基本原理就是隧穿效應中粒子穿過勢壘的概率與勢壘的高度有關。

粒子穿過的概率與傳統三極體的溝道電流對應,勢壘高度與柵極電壓對應,就實現了隧穿版的三極體。

原理大致如上,感興趣的可以去查閱一下量子力學與納電子學的相關知識。

私以為這種問題非專業相關的童鞋就不要操心了,你們還是去操心一下網際網路吧ㄟ( ̄▽ ̄ㄟ)

14樓:

失效就失效唄,反正國內工藝還沒達到……窮追不捨萬一追上了國際水平呢也說不一定。其實晶元整合度夠高了,非得向摩爾定律這個經驗定律靠攏。現有工藝,應用才是王道,比如汽車電子、消費電子等等還有很大發展空間…

15樓:電子星

10NM PMOS 鍺通道或者SIGE ,7NM 可能NMOS 也是鍺通道或者SIGE加上GAA 5NM應該是TFET 無責任YY 量產時間 10NM 2017---7NM 2020/2021 ---5NM 2025

16樓:代宇

關於Moore定律是否延續,是有兩種觀點的。

學術界普遍認為它即將失效,或者已經失效了。光刻界泰斗級人物Chris Mack曾戲謔地表態:「I predicted that Moore』s Law would end on Wednesday, Feb.

26, 2014.」

而產業界卻不這麼認為,至少覺得應該還能延續幾年,這當然跟公司的利益直接相關。比如鄙人所在公司(ASML)就認為Moore定律最少都能延遲到2023年,尺度能達到5 nm左右,實現的主要技術就是EUV。

EUV採用反射成像,現在TSMC,Samsung等公司16 nm,14 nm工藝都採用此裝置。而未來主要的突破在於提高光源功率和增大NA上。光源功率現在產業界使用的能達90 W,預期年末能到250 W。

而NA能從現在的0.33增加到0.5甚至更大。

所以,近幾年Moore定律依然有效。

17樓:keith keith

我覺得主要原因是沒錢,大家覺得目前的狀況很好,每做小一點都要花天價,實在沒有市場,收不回本。這才是主要原因,當然技術也越倆越難了,但是主要原因還是沒錢。

18樓:捉木馬的藍胖紙

後面會失效的。一開始是根據資料推測的摩爾定律,後來就是根據摩爾定律制定schedule了,所以…本來就不是什麼嚴謹的定律。

19樓:

直接上一張圖,在效能和成本之間的抉擇吧:

4條鐵軌,反映了延續摩爾定律的四條可能的路:

1. FDSOI 和 FinFET 是結構上的2. EUV 是工藝技術上的

3. 2.5 D 是架構系統上的

20樓:曹海強

這是個有意思的問題,因為可以扯很多江湖上不同的派別和故事。現在的趨勢有FinFET這樣不改變基本材料,利用3D構型的技術革新派。還有革新材料,利用三五族,strain silicon等silicon based的改良派。

物理學界比較靠譜的?奈米材料革命派,比較不靠譜的光子革命派,還有最不靠譜的拓撲量子計算派。等有空了詳細寫一下。

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