摩尔定律已死？英特尔来告诉你真相

有人说，摩尔定律不再重要了，并认为它纯粹是一个技术问题，或者只是几家巨头间的竞赛。还有人说，除了某几个特定领域，遵循摩尔定律已让成本太过高昂。更有人说，摩尔定律已死。真相究竟是什么？

“其中大部分观点是错误的。”英特尔高级院士Mark Bohr此前在一场美国的“制造大会”上表达了自己对摩尔定律的最新看法。他认为，在当今世界仅有几家公司有能力实现摩尔定律的效益，摩尔定律带来的不是一场竞赛，但一些公司却背离了摩尔定律的法则，直接的结果就是导致制程节点名称根本无法正确体现制程位于摩尔定律曲线的哪个位置。

Mark Bohr认为，摩尔定律在任何可预见的未来都不会终结，有一天可能会达到物理极限，但目前还看不到终点。就像1990年，当晶圆上的晶体管大小达到用以印刷它们的光的波长（193纳米）时，物理学界明确指出不能再向前推进了，但英特尔突破了那个挑战。Mark Bohr说，英特尔使用掩模图形产生的干涉光栅进行印刷，开发了计算型光刻技术和多重曝光。

“每一次英特尔都能在关键技术上实现突破，延续摩尔定律。”英特尔内部人士第一财经记者说。

但可以看到，全球晶圆代工已展开新一轮热战，无论是***半导体巨擘台积电还是三星都对英特尔在半导体的龙头位置虎视眈眈，而台积电此前甚至表示7纳米已于2017年进入风险性试产，三星则表示2018年推出7纳米。

“被失效”的摩尔定律

摩尔定律可以说是整个计算机行业最重要的定律，它其实是一个预言：是指每代制程技术都要让芯片上的晶体管数量翻一番，这意味着芯片的处理能力也加倍，而每代制程工艺在英特尔官方看来是两年时间。这种指数级的增长，促使上世纪70年代的大型家庭计算机转化成80、90年代更先进的机器，然后又孕育出了高速度的互联网、智能手机和现在的车联网、智能冰箱和自动调温器等。

而从行业角度来看，业界一直遵循这一定律，并按前一代制程的0.7倍对新制程节点命名，这种线性升级正好带来晶体管集成密度翻番。因此，出现了90纳米、65纳米、45纳米、32纳米——每一代制程节点都能在给定面积上，容纳比前一代多一倍的晶体管。

但随着技术的发展，由于同样小的空间里集成越来越多的硅电路，产生的热量也越来越大，这种原本两年处理能力加倍的速度在很多人看来已经慢慢下滑，这是摩尔定律质疑声中最大的“噪音”。

比如英伟达认为，CPU晶体管和能量大幅上升导致应用性能只有小幅增长，Dennard（登纳德）缩放效应遇到了元件物理的瓶颈。

“但是事实上，随着制程技术演进、晶体管密度提高，英特尔预计单个晶体管的成本将持续下降，而且针对7纳米、5纳米以及更小的制程，英特尔有着强大的研发渠道和规划。”英特尔内部人士对第一财经记者表示，此前摩尔定律已经“被失效”了很多次，但每一次英特尔都能在关键技术上实现突破，延续摩尔定律。

Mark Bohr在上述大会中还提到了一个观点：摩尔定律不会因为无用而结束，它的进步也不会因为经济效益不足而受阻，并且，在物理学方面，摩尔定律也不会遇到瓶颈。

“诚然，有一天我们可能会达到物理极限，但目前还看不到终点。这得益于我们持续的创新，比如目前在14纳米制程中使用的鳍式场效应晶体管（FinFET）和超微缩技术（hyper scaling），升级版的超微缩技术已应用在我们即将量产的10纳米制程，而得益于这一新的工艺突破，我们可以维持每百万晶体管的成本不变。”Mark Bohr认为，英特尔通过发现挑战所在，各个击破解决问题，不断突破各种障碍，而目前英特尔已经已着眼7纳米和5纳米制程的研发。

三星和台积电实现制程反超？

经过大规模整合，半导体行业中有能力制造最先进芯片的公司已从10年前的十几家变为如今屈指可数的几家。除了英特尔，目前这份名单上只剩下三星、台积电和2009年从AMD拆分出来的格罗方德。

据记者了解，以主流先进制程竞争来说，2017年上半年台积电10纳米已经开始放量增长，并且7纳米已于2017年进入风险性试产。据中国***媒体报道，台积电5纳米则会在2019年进入风险试产阶段，2020年正式量产。与此同时，三星电子也在追赶，除了2017年8纳米LPP制程进入风险试产外，2018年将推出7纳米，同时，三星也表示2019年将推出5、6纳米制程，2020年投产4纳米并导入环绕式闸极架构。

AMD今年推出的Ryzen处理器更是使用了由格罗方德提供的的14nm LPP（Low Power Plus低功耗加强版）工艺，简单来说，英特尔的竞争对手们都在发力追赶。

手机联盟秘书长王艳辉对记者表示，对手的“激进”导致了英特尔的被动，特别是在“制程数字”的比较中。因为直到前不久，才听到了英特尔发布首批10纳米制程、第8代Core i移动版U系列处理器的消息。

但在英特尔看来，英特尔依然是技术的领先者，以10纳米为例，制程的晶体管密度是业界其他10纳米制程的约2倍。

“也许是因为进一步的制程升级越来越难，一些公司背离了摩尔定律的法则。即使晶体管密度增加很少，或者根本没有增加，但他们仍继续推进采用新一代制程节点命名。结果导致制程节点名称根本无法正确体现这个制程位于摩尔定律曲线的哪个位置。”Mark Bohr说。

他甚至还给出了一个衡量半导体工艺水平的公式。简单来说，公式分为两部分，一部分计算2bit NAND（4个晶体管）的密度，另一部分是用来计算的是SFF（scan flip flop）的晶体管密度，0.6和0.4两个数字是这两部分的加权系数。Bohr指出衡量半导体工艺真正需要的是晶体管密度。

与此同时，Mark Bohr希望其他半导体厂商在关于自家工艺节点介绍的时候也应该公布逻辑芯片的晶体管密度，以及SRAM cell的单元面积。

“说白了英特尔希望竞争对手们都把参数底牌亮出来，但三星和台积电显然不会这么做。”王艳辉对记者说，目前来看，制程工艺确实不能只看纳米的数据，抛去技术参数，谁能依靠技术夺得更多的客户才是当前最重要的问题。