加州大學洛杉矶分校教授Jason C.S.Woo在發表主題演講 圖片來源：主辦方供圖

“我1978年進入大學學習半導體專業……見證了半導體40年來如何改變了人類社會，形成數字時代，但這40年來我老覺得有一個幽靈在徘徊——摩爾定律，它是什麼意思？這個魔法什麼時候失效？”

11月17日至18日，2018年未來科學大獎頒獎典禮暨F²科學峰會在北京舉行，元禾華創投委會主席陳大同在“摩爾定律的終結”研讨會上作了如上開場白。1965年，英特爾創始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出了一個至今仍對集成電路産業影響深遠的定律，也就是摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也将提升一倍。

如今這一定律似乎離終點越來越近，集成電路産業未來将循着什麼規律發展？“摩爾定律不會終結。”中科院微電子研究所所長葉甜春告訴《每日經濟新聞》記者，即使現有規律将走向終點，但“變通”的摩爾定律将持續發展，比如目前業界形成共識的三維化疊加，以及未來材料上帶來的可能性。

有科學家指出，摩爾定律并非物理學定律，是基于經濟學基礎的預測，而無論摩爾定律是否終結，都不意味着集成電路産業發展的停滞。“對摩爾定律來講，下一個突破點是如何建立更多的性能，尤其是單位成本下的功能提高。”加州大學洛杉矶分校異質集成與性能進化中心主任Subramanian S.lyer表示。

芯片性能提升效率已越來越低

預測摩爾定律的終結已經不是第一次。陳大同介紹，早在32年前，業界公認摩爾定律頂多到0.1微米就會終止，但如今已經走到10納米以下。

“摩爾定律不是物理定律，是具有經濟學基礎的一個定律。”加州大學洛杉矶分校教授Jason C.S.Woo介紹，當一個公司有效地整合資金和資源的時候，就會将其競争對手甩在後面，加速尺寸的收縮，“英特爾就是這麼做的，在2000年早期的時候，有很多做集成電路的，但很多人趕不上英特爾的速度”。

是什麼在推動器件數量的增加，使得晶體管變得越來越複雜？Jason C.S.Woo表示是需求，“半導體或者消費行業對于晶體管産品的需求非常大，從銷售量來看是一直攀升，以指數級的數量在增長。”而高營收與高研發投入則實現了良性循環，推動了技術的進步。

但摩爾定律的腳步正在放慢。Jason C.S.Woo介紹，自2010年起，器件數量的增長速度在放緩，至少功能放大的速度在放緩。

根據摩爾定律，在一定面積上增加器件數量，意味着器件需要不斷收縮，但集成電路産業發展幾十年後，器件的收縮以及收縮後的控制越來越難以做到。“我們用增加晶體管的方式來使芯片增加性能，這個效率已經越來越低，或者最終停止。”俄亥俄州立大學Robert M.Critchfield講席教授張曉東表示。

對此，科學家們提出了不同的解決方法。Jason C.S.Woo認為，除了尺寸的極限外，也可以尋找其他的極限，比如可以尋找耗電量更低的技術。Subramanian S.lyer則提出，對于解決大數據時代電子産品的高性能與高效能之間的問題，一個是可以使用先進的封裝技術，另一個是可以使用新穎的計算架構。

“大家經常開玩笑說，相對于半導體整體行業全部的投資，封裝領域的投資比例很小，所以封裝投資需要繼續跟上，我們希望情況有所改變。”Subramanian S.lyer表示。

業界呼籲跨領域協同創新

“摩爾定律在過去50年起到了很大的作用，相當于一個共同的旋律，整個行業在共同的旋律下一起進步。我們如果喜歡跳舞，沒有音樂就不跳了嗎？我們可以跳啊。要麼找到共同的旋律，要麼找到自己喜歡的音樂分成小撥。”中科院院士劉明表示。

“現在摩爾定律的腳步在放慢，但在下一代的演進（目标）是多樣化和豐富化。如果芯片的摩爾定律往後退一步，要求更多的智能設計和系統設計，也要推動下一步的發展。”Jason C.S.Woo介紹。

對于摩爾定律是否會終結，業界從不同的角度仍有諸多讨論，但已達成共識的是，摩爾定律的終結并不意味着集成電路不再發展。

中科院微電子研究所所長葉甜春指出，單位面積内增加更多的晶體管，一方面可以不斷的縮小器件的大小，另一方面可以将晶體管做三維集成，另外，材料的進步對于集成電路産業的發展也非常重要。

除了從集成電路産業本身尋找突破點，科學家們還呼籲“不要把全部壓力放在集成電路上”。“集成電路的性能以達到如此高密度的集成度，但潛力還遠遠沒有發揮出來。就是說，我們芯片的集成度進度放緩，計算機領域更應該找到新的創新路徑。”葉甜春表示。

葉甜春認為，如果摩爾定律可以不斷地縮小芯片的尺寸，計算機從業者能不能把代碼做得更簡單一點？這樣集成做起來就沒有那麼吃力，“我覺得未來有可能走到這一條路上。這是需要跨行業跨領域的協同創新。”

每日經濟新聞

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