作為計算機(jī)行業(yè)的黃金定律,，摩爾定律一直指導(dǎo)著芯片開發(fā),。但是隨著芯片工藝升級速度的放緩，圍繞在這一定律上的爭議也在不斷擴(kuò)大。

　　9月28日凌晨,，面對摩爾定律的“信任危機(jī)”,，英特爾CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）表示,，至少在未來十年里,，摩爾定律“依然有效”。然而在一周前,，英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛卻表達(dá)了截然相反的觀點(diǎn),。黃仁勛表示,，以類似成本實現(xiàn)兩倍業(yè)績預(yù)期對于該行業(yè)來說已成為過去，“摩爾定律結(jié)束了”,。

　　兩大芯片巨頭的態(tài)度截然不同,，展現(xiàn)了當(dāng)下芯片企業(yè)對于技術(shù)演進(jìn)方向的不確定性。即便實現(xiàn)了晶體管堆積數(shù)量的增加,，但是成本的飆升開始讓越來越多的企業(yè)停下對先進(jìn)制程的追逐，思考摩爾定律本身的合理性,。

　　英偉達(dá)VS英特爾：摩爾定律過時了嗎,？

　　摩爾定律由英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）在上世紀(jì)60年代提出，逐漸演變?yōu)樾酒袠I(yè)的技術(shù)箴言：集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個月到24個月便會增加一倍,。換言之,，處理器的性能大約每兩年翻一倍，計算成本呈指數(shù)型下降,。

　　從行業(yè)角度來看,，業(yè)界一直遵循這一定律，并按前一代制程的0.7倍對新制程節(jié)點(diǎn)命名,，這種線性升級正好帶來晶體管集成密度翻番,。因此，出現(xiàn)了90納米,、65納米,、45納米、32納米——每一代制程節(jié)點(diǎn)都能在給定面積上,，容納比前一代多一倍的晶體管,。

　　這種對先進(jìn)制程的追逐也極大推動了計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而孕育出了高速度的互聯(lián)網(wǎng),、智能手機(jī)和現(xiàn)在的車聯(lián)網(wǎng),、智能冰箱和自動調(diào)溫器等。

　　但隨著技術(shù)的發(fā)展,，隨著工藝從微米級到納米級,，同樣小的空間里集成越來越多的硅電路，產(chǎn)生的熱量卻越來越大,，摩爾定律所推崇的“兩年處理能力加倍”的實現(xiàn)開始變得乏力,。

　　在業(yè)內(nèi)看來，不斷逼近物理極限的晶體管加工早已讓現(xiàn)有的光刻技術(shù)“不堪重負(fù)”,，CPU晶體管和能量大幅上升導(dǎo)致應(yīng)用性能只有小幅增長,，登納德縮放效應(yīng)——隨著晶體管尺寸的縮小，其功率密度保持不變,，從而使芯片功率與芯片面積成正比也遇到了元件物理的瓶頸,。此外，摩爾定律質(zhì)疑聲中最大的“噪音”來自于技術(shù)與成本的平衡。英偉達(dá)認(rèn)為,，隨著芯片架構(gòu)變得更加復(fù)雜,，硅晶片變得更加昂貴。

　　黃仁勛此前在接受包括第一財經(jīng)在內(nèi)的記者采訪時表示：“今天12英寸的晶圓要貴得多,，不是貴了一點(diǎn)點(diǎn),，是貴了非常非常多。技術(shù)越來越貴,，所以我們必須使用更多辦法,，像RTX、DLSS,、SCR,、Tensor Cores這樣的技術(shù)發(fā)明，使我們能夠繼續(xù)克服成本的增加,?！?/p>

　　美國喬治敦大學(xué)沃爾什外交學(xué)院安全與新興技術(shù)中心（CSET）發(fā)布的研究數(shù)據(jù)顯示，臺積電一片采用納米制程的12英寸晶圓,，代工制造費(fèi)用約為3萬美元,，約為5納米的1.75倍。在裸片（die）面積不變（即升級架構(gòu),，不增加晶體管數(shù)量）,、良率不變的情況下，未來蘋果A17處理器如果采用3納米制程,，成本將上漲到154美元/顆,，成為iPhone成本最高的部件，而5納米的A15處理器原來只是iPhone的第三大成本零部件,。

　　“成本的增加對于一些芯片企業(yè)來說確實帶來了壓力,。”Counterpoint分析師布雷迪（Brady）對第一財經(jīng)記者表示,，英偉達(dá)的部分產(chǎn)品從三星的8納米轉(zhuǎn)到臺積電的4納米時,，成本多了一倍有余，芯片代工成本的上升讓企業(yè)選擇的技術(shù)路徑也會發(fā)生改變,。

　　但在英特爾看來,，摩爾定律不會因為無用而結(jié)束，也不會因為經(jīng)濟(jì)效益不足而受阻,。

　　基辛格在28日的講話中提到,，英特爾正在推進(jìn)制造工藝的進(jìn)步，例如采用新的光刻技術(shù)和RibbonFET架構(gòu),，這能夠讓公司在每個芯片上繼續(xù)塞進(jìn)更多的晶體管,，即使它們變得足夠小,，小到可以用埃（0.1納米）單位來測量。

　　“我們希望從今天的單個封裝上容納大約1000億個晶體管開始,，到這個十年結(jié)束時實現(xiàn)在單個封裝中加入一萬億個晶體管,。”

　　基辛格表示,，摩爾定律至少在未來的十年里依然有效,。

　　誰來拯救“摩爾定律”

　　“摩爾定律并非自然規(guī)律，而是對集成電路性能發(fā)展的觀測或預(yù)測,。過去半個多世紀(jì)以來,，半導(dǎo)體行業(yè)大致按照摩爾定律發(fā)展，單個芯片上集成的晶體管數(shù)量從幾千個增加到十幾億個,?！盋IC灼識咨詢合伙人趙曉馬對記者表示,，現(xiàn)在看來摩爾定律逐漸遭遇瓶頸,。受制于芯片尺寸的物理極限、光刻技術(shù),、隧道效應(yīng),、功耗和散熱、供電能力等問題,，從5納米到3納米再到2納米,，其間隔都超過了2年時間。

　　趙曉馬表示,，現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)更像是進(jìn)入了后摩爾時代,，需要拓展新的技術(shù)路線來延續(xù)摩爾定律。新集成,、新材料,、新架構(gòu)逐漸成為顛覆創(chuàng)新的焦點(diǎn)。新集成包括Chiplet,、先進(jìn)封裝等,，Chiplet由于其高性能、低功耗,、高面積使用率以及低成本受到廣泛關(guān)注,，在FPGA、GPU等高性能計算市場具備很高潛力,。

　　截至目前,，包括英特爾、AMD在內(nèi)的多家芯片巨頭企業(yè)都曾表明或已經(jīng)在產(chǎn)品中導(dǎo)入Chiplet設(shè)計,。華為于2019年也推出了基于Chiplet技術(shù)的7納米鯤鵬920處理器,；AMD今年3月推出了基于臺積電3D Chiplet封裝技術(shù)的第三代服務(wù)器處理芯片,；蘋果則推出了采用臺積電CoWos-S橋接工藝的M1 Ultra芯片。

　　此外,，趙曉馬表示,，先進(jìn)封裝技術(shù)也是英特爾、臺積電等巨頭的重點(diǎn)投入方向之一,，從而緩解摩爾定律的消逝,。目前行業(yè)內(nèi)主要有倒裝封裝、晶圓級封裝,、2.5D/3D封裝以及SiP系統(tǒng)級封裝等,。新材料主要是以SiC、GaN,、GaAs為主的第三代半導(dǎo)體材料,，具有高頻、高功率,、耐高壓高溫等特性,，在5G、光伏等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,。而新架構(gòu)是指突破馮諾依曼架構(gòu)的新芯片架構(gòu),，例如異構(gòu)計算、RISC-V精簡指令集架構(gòu)等,。英偉達(dá)重點(diǎn)投入新架構(gòu)來推動加速計算,，新推出的Hopper GPU架構(gòu)使AI計算性能顯著提升。

　　“摩爾定律帶來的不是一場競賽,?！卑雽?dǎo)體行業(yè)權(quán)威、英特爾高級院士馬克·波爾（Mark Bohr）此前曾在一場制造大會上表示,，誠然有一天技術(shù)可能會達(dá)到物理極限,，但突破亦存。當(dāng)晶圓上的晶體管大小達(dá)到用以印刷它們的光的波長（193納米）時,，物理學(xué)界明確指出不能再向前推進(jìn)了,，然而計算型光刻技術(shù)和多重曝光跨越了那個挑戰(zhàn)。

　　在英特爾看來,，摩爾定律已經(jīng)“被失效”了很多次,，但每一次都能在關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)突破，延續(xù)摩爾定律,?！霸诂F(xiàn)在這個時候，第一需要整個產(chǎn)業(yè)鏈一起配合,，微縮工藝要提升,，需要光刻機(jī),，需要把它提升到能更精細(xì)地刻畫這些特征尺寸的層級?！庇⑻貭栔袊芯吭涸洪L宋繼強(qiáng)表示,，摩爾定律的進(jìn)展不是一家之力，但是如果大家都相信摩爾定律,，它仍然能夠以一定的節(jié)奏延續(xù)下去,，仍然會不斷有新的技術(shù)涌現(xiàn)出來。即使在現(xiàn)在CMOS工藝下,，也還是可以推進(jìn)到2納米以下,。

　　布雷迪則對記者表示，從行業(yè)發(fā)展趨勢來看,，未來5年內(nèi)摩爾定律仍然會持續(xù),。“但現(xiàn)在最大的問題在于需求部分的增長,，未來市場是否仍然存在這么多小而快的產(chǎn)品需求,，手機(jī)需求下降時，汽車,、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能否成為新技術(shù)的出?？?，這是最緊迫的問題,，也是企業(yè)投入先進(jìn)技術(shù)的最大動力?！?/p>

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