在過去的57年中,，摩爾定律一直是指導半導體行業(yè)發(fā)展的黃金法則。即使驅(qū)動摩爾定律生效的條件正在發(fā)生改變,，它也將繼續(xù)指引行業(yè)前行,。

　　1965年，時任仙童半導體公司研發(fā)總監(jiān)的戈登?摩爾撰寫了一篇關于未來10年內(nèi)半導體芯片發(fā)展趨勢的文章,，對當時芯片生產(chǎn)的技術能力和經(jīng)濟效益進行了大膽預測：

　　“在最小成本的前提下,，單個芯片上的元器件數(shù)量基本上是每一年翻一倍。并且至少在未來十年保持這個增長速度,，到1975年單個芯片上將集成65,000個元器件,。”

　　這一預測實際上也是對當時半導體行業(yè)驚人的發(fā)展速度的真實寫照。不過,，摩爾本人后來形容這是“一個大膽的推斷”,。但就是這樣的一個推斷，在半導體行業(yè)不斷的變革中得到了多次證實,，同時,，業(yè)內(nèi)人士也在此基礎上不斷對其進行延伸。

　　雖然摩爾定律成功指引了半導體行業(yè)發(fā)展,，但事實上,，它從來就不是科學意義上的一則真正“定律”。誠然,，它描述了半導體行業(yè)發(fā)展中取得的一系列令人印象深刻的成就,，但它的預測更像是半導體行業(yè)寄予自己的一個雄心勃勃的目標或路線圖。它之所以被廣泛采用,，更多的是芯片制造商出于經(jīng)濟原因——希望芯片的功能能以一個可承受的價格來實現(xiàn)——而不是基于任何物理原理。

　　一個不斷變化的常數(shù)

　　在過去的50多年里,，摩爾定律不斷演進,。摩爾關于以最小成本制造復雜芯片的最初預測，也在演進過程中被轉(zhuǎn)述成各種各樣的表述,，現(xiàn)在這個定律最常被表述為半導體芯片可容納的晶體管數(shù)量呈倍數(shù)增長,。

　　摩爾定律持續(xù)演進，讓人類生活更加便利

　　這一速度隨著行業(yè)和技術的進步而不斷變化,。1975年,，摩爾修正了自己的預測：晶體管數(shù)量翻倍的時間從最初的一年上升到兩年。盡管增速有所減緩,，但摩爾定律作為半導體行業(yè)飛速發(fā)展的本質(zhì)指引仍具有重要意義,。

　　讓芯片再小一些

　　摩爾認為，增加芯片面積,、縮小元件尺寸以及優(yōu)化器件電路設計是實現(xiàn)晶體管數(shù)量翻倍的三個重要因素,。

　　元件尺寸縮小在很大程度上是由光刻工藝和技術的發(fā)展推動的。在過去的幾十年里,，光刻技術的發(fā)展經(jīng)歷了減小曝光波長 (UV光),，增加投影物鏡的數(shù)值孔徑 (NA)，同時引入浸潤式光刻技術,，以及多重圖形技術等,。

　　光刻技術的進步使得制作出更小尺寸芯片成為現(xiàn)實，芯片制造商可以在同樣大小的晶圓上封裝更多的晶體管,，使芯片性能得以增強,，同時保持低廉成本。而芯片尺寸的不斷縮小也正是半導體行業(yè)在過去40多年的時間里一直遵循摩爾定律的體現(xiàn)。

　　摩爾定律的盡頭,？

　　更小的晶體管運行速度更快,，所需功率更小，因此,，摩爾定律已經(jīng)成為不斷提高芯片性能和能效的代名詞,。然而，當芯片縮小到一定的程度,，過小的尺寸勢必會對晶體管的工作產(chǎn)生影響,，進而打破了尺寸、性能和功耗之間的平衡,。

　　目前,，大多數(shù)芯片中使用的晶體管類型在2000年代中期接近了這個臨界點。雖然晶體管仍在持續(xù)變小,，但由此帶來的芯片性能的改善卻逐漸趨緩,。

　　探索新的前進道路

　　不過，正如摩爾在1975年所說的那樣,，制造更小的尺寸只是提高芯片性能的一種方法,。幾十年來，半導體行業(yè)還通過元件和電路的巧妙設計——用于制造晶體管的材料和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新——提升了芯片性能,。這種方法被稱為“設計縮放”,。例如，使用 “低介電常數(shù)材質(zhì)”等材料可以改善晶體管的電氣性能,。

　　與此同時,，新的晶體管架構(gòu)源源不斷地被開發(fā)出來，以克服傳統(tǒng)晶體管的尺寸限制,。為此,，業(yè)界引入FinFETs技術，將晶體管的柵極由平面結(jié)構(gòu)改成立體結(jié)構(gòu),。它也是首個被稱為3D晶體管的新型晶體管,。

　　尺寸和元件的縮放涉及晶體管本身的演變。近年來,，芯片性能的提高也是通過系統(tǒng)層面的創(chuàng)新實現(xiàn)的,，即允許使用現(xiàn)有的晶體管技術來進一步擴展。

　　實現(xiàn)這一目標的方法之一是通過更大的片上集成,，如將處理器,、存儲器和輔助功能整合到一個芯片上的片上系統(tǒng)解決方案，以及3D NAND閃存,，即在同一區(qū)域內(nèi)制造多層閃存以增加存儲容量,。另一個選擇是依靠先進封裝技術將更多的優(yōu)化功能模塊集成在一起。

　　未來的十年

　　在過去的15年里，這些創(chuàng)新方法使摩爾定律依然生效且狀況良好,。從整個行業(yè)的發(fā)展路線來看,，它們將在未來十年甚至更長時間內(nèi)讓摩爾定律繼續(xù)保持這種勢頭。

　　當然,，在元件方面,，目前的技術創(chuàng)新足夠?qū)⑿酒闹瞥掏七M至至少1納米節(jié)點，其中包括gate-all-around FETs,，nanosheet FETs,，forksheet FETs，以及complementary FETs等諸多前瞻技術,。此外,，光刻系統(tǒng)分辨率的改進（預計每6年左右縮小2倍）和邊緣放置誤差（EPE）對精度的衡量也將進一步推動芯片尺寸縮小的實現(xiàn)。

　　ASML作為半導體行業(yè)的引領者之一,，始終為行業(yè)提供創(chuàng)新支持,。我們的EPE路線圖是全方位光刻技術的關鍵，它將通過不斷改進光刻系統(tǒng)和發(fā)展應用產(chǎn)品（包括量測和檢測系統(tǒng)）來實現(xiàn),。

　　此外,，我們預計系統(tǒng)級的擴展將發(fā)揮更大的作用：去年，存儲器制造商生產(chǎn)了176個存儲層疊加的3D NAND芯片,，并宣布到2030年左右將生產(chǎn)超過600個存儲層的芯片路線圖。如果說摩爾定律57年的歷史向我們展示了什么,，那就是半導體行業(yè)充滿了新發(fā)展的想法,。

　　只要我們還有想法，摩爾定律就會繼續(xù)生效,！