Ley de Moore: ¿Empieza con los semiconductores y termina con los límites físicos?
Niu Dao, que está inmerso en la ola de desarrollo de la tecnología de la información, una vez midió la altura de la ola y se convirtió en una "preocupación" en la industria. En otras palabras, cómo estimar el ritmo de progreso de la tecnología de la información se ha convertido en un problema de larga data que ha afectado a la industria. En este contexto, el cofundador de Intel, Gordon Moore, propuso formalmente la "Ley de Moore" en 1965 mediante la investigación y organización de grandes cantidades de datos.
Ley de Moore de la nariz de vaca incrustada
Problema de la vaca incrustada ¿Cuáles crees que son los límites físicos del proceso de fabricación?
Cuerpo de vaca integrado
En la ola de desarrollo de la tecnología de la información, medir la altura de las oleadas alguna vez se convirtió en una "preocupación" en la industria. En otras palabras, cómo estimar la velocidad del progreso de la tecnología de la información se ha convertido en un problema que ha afectado a la industria durante mucho tiempo. En este contexto, Gordon Moore, uno de los fundadores de Intel, propuso formalmente la "Ley de Moore" en 1965 mediante una extensa investigación y organización de datos. Hasta ahora, esta ley ha pasado por medio siglo de altibajos y también ha desempeñado un papel indeleble en el desarrollo de la industria de los semiconductores.
¿Qué es la Ley de Moore?
En su artículo "Llenar circuitos integrados con más componentes", Moore predijo que el número de transistores y resistencias integrados en chips semiconductores se duplicará cada año. Poco después, Moore escribió que cambiaría "doble cada año" por "doble cada dos años". Más detalladamente, la Ley de Moore se refiere al hecho de que el número de componentes que un chip semiconductor puede albergar se duplica en unos dos años mientras el precio se mantiene constante, y su rendimiento también mejora año tras año.
Por supuesto, si analizamos los datos de las décadas posteriores, el número de componentes que puede contener un chip semiconductor se duplicó en aproximadamente 18 meses (el promedio antes y después de la predicción de Moore). Al respecto, Moore dijo que no mencionó la inferencia de "duplicarse cada 18 meses", pero según su gráfico de datos, el ciclo de cambio es de 24 meses.
De hecho, la Ley de Moore, como ley para analizar y predecir tendencias, siempre ha estado sujeta a escepticismo y autojustificación. El hecho de que el nivel de integración sea inversamente proporcional al precio de un transistor convierte a la Ley de Moore en un medio para especular sobre los beneficios económicos. Tomemos como ejemplo la producción de circuitos integrados en fábricas de obleas. Con el avance continuo de la tecnología de procesos, la producción de circuitos integrados se duplicará cada 18 meses. Desde otra perspectiva, esto reducirá el costo de los circuitos integrados en un 50%. Al mismo tiempo, en el desarrollo de la tecnología de procesos en la industria de los semiconductores, la Ley de Moore se ha convertido gradualmente en un punto de referencia para medir la velocidad de desarrollo de la industria de los semiconductores si cada empresa de semiconductores no logra alcanzar los datos predichos por la Ley de Moore en el siglo XVIII. proceso de un mes, entonces Lo siento, es posible que ya esté "fuera" (es decir, rezagado con respecto al nivel promedio de la industria de semiconductores). Desde este aspecto, podemos ver el desarrollo futuro de la industria de semiconductores.
La Ley de Moore es una herramienta muy poderosa que puede mejorar la eficiencia de la industria de semiconductores y mejorar la calidad del proceso.
Ley de Moore: pregúntate y pruébate a ti mismo
Hasta ahora, la Ley de Moore ha existido durante más de 50 años. Si bien el nivel de la tecnología de chips semiconductores está mejorando rápidamente, la gente no puede evitarlo. pero preguntemos, ¿cuál es el futuro de los chips semiconductores? ¿Cuántos componentes se integrarán finalmente por unidad de superficie? ¿Existirá siempre la ley de Moore?
De hecho, no hay una respuesta clara a la pregunta de cuántos componentes se pueden integrar por unidad de área de un chip semiconductor. Sin embargo, los expertos predicen que el límite físico del proceso del chip semiconductor es 2. -3 nanómetros A partir de esta extrapolación, parece que la Ley de Moore sólo puede "sobrevivir" durante 10 años.
¿Quedará obsoleta la Ley de Moore? ¿Cuánto tiempo puede sobrevivir la ley de Moore? Este tema se ha discutido durante décadas, por ejemplo, cuando la tecnología de proceso de chips semiconductores convencional era de 90 nm, algunas personas creían que 45 nm se convertiría en el límite físico; cuando la tecnología de proceso alcanzara los 45 nm, algunas personas creían que 22 nm se convertiría en el límite. Como dice el refrán: "Un buen cuchillo no tiene miedo de afilarse". La Ley de Moore es un buen cuchillo.
Entonces, ¿cuáles son los límites físicos? Desde una perspectiva técnica, a medida que el tamaño de los transistores continúa reduciéndose, la fuga entre las etapas de fuente y drenaje aumentará, lo que provocará que el transistor no funcione correctamente. Basándose en este entorno, Samsung lanzó la tecnología de transistores 3D, que resolvió bien este problema, lo que también hizo que el proceso fuera un paso más allá, alcanzando gradualmente los 10 nm actuales.
En la cumbre "Intel Advanced Manufacturing Day" celebrada en septiembre de este año, Intel presentó su densidad de transistores y su proceso de 10 nm utilizando tecnologías de proceso de 14 nm y 10 nm como ejemplos. Tomando como ejemplo las tecnologías de proceso de 14 nm y 10 nm de Intel, una comparación de la densidad y el costo de sus transistores demostró una vez más la precisión de la Ley de Moore. Mark Ball, académico senior de Intel y director de arquitectura e integración de procesos del Departamento de Tecnología y Fabricación, también dijo que a nivel técnico Intel todavía se adhiere a la estrategia Tick-Tock, que también es la mejor encarnación de la Ley de Moore.
El impacto de la Ley de Moore
Inicialmente, la Ley de Moore se propuso solo para predecir la tendencia de desarrollo de la industria de los semiconductores. Sin embargo, a medida que su reputación en la industria de los semiconductores ha aumentado, varias industrias. En el mundo entero se esfuerzan por predecir la tendencia de desarrollo de la industria de los semiconductores. Siguiendo este ejemplo, han surgido múltiples versiones de la "Ley de Moore", cuyo impacto de gran alcance ha beneficiado nuestras vidas.
En cuanto al impacto de la “Ley de Moore”, hemos visto su “prototipo”.
En términos de economía, a medida que la tecnología de proceso mejora, los transistores se vuelven cada vez más pequeños, pero el rendimiento aumenta y los costos disminuyen.
En términos de tecnología, el resumen deductivo de Moore popularizó la informática compleja y costosa como una necesidad de la vida, y las innovaciones actuales en estas áreas también se originaron a partir de los descubrimientos de Moore, como se analiza en los datos.
En términos de impacto social, la popularización de las computadoras ha cambiado nuestro estilo de vida y ha promovido el desarrollo de la tecnología y la sociedad. Esto es una bendición para todos los ámbitos de la vida.
¿Morirá la Ley de Moore?
De hecho, la Ley de Moore ha sido controvertida desde que fue propuesta. Hoy, cuando innumerables personas en la industria de los semiconductores dicen que la Ley de Moore morirá, el mundo de la tecnología ha dado una noticia impactante: el proceso de 1 nanómetro ha "salido". La noticia fue publicada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, cuyo investigador de laboratorio Ali Garvey dijo: "Esta investigación muestra que nuestros transistores ya no estarán limitados a puertas de 5 nanómetros, si se utilizan los materiales semiconductores apropiados, la ley de Moore seguirá siendo válida". ".
Se entiende que el material semiconductor adecuado que mencionó Garvey es el disulfuro de molibdeno. Los materiales de silicio tienen ventajas obvias cuando la longitud de la puerta es de 5 nm o incluso más, pero cuando la longitud de la puerta es inferior a 5 nm, se produce un "efecto túnel". ocurre, lo que impide que la corriente fluya desde la fuente al drenaje. Esto hará que la electrónica se salga de control y no logre el efecto deseado. El disulfuro de molibdeno es diferente. Los electrones que fluyen en este entorno son más pesados, por lo que el flujo de corriente desde la fuente hasta el drenaje puede controlarse mediante una puerta más corta. A través de una serie de pruebas experimentales, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley abandonaron la tecnología de fotolitografía tradicional y eligieron nanotubos de carbono de 1 nanómetro como electrodos de puerta, que pueden cooperar mejor con los transistores de disulfuro de molibdeno para controlar su flujo de electrones.
Este estudio experimental demuestra una vez más que la Ley de Moore todavía existe. En la actualidad, parece que la desaparición de la Ley de Moore depende directamente de los límites físicos del proceso de fabricación de chips semiconductores. Si el proceso de fabricación de chips semiconductores no alcanza su límite, la Ley de Moore siempre estará "viva". De hecho, aunque la Ley de Moore se originó en la industria de los semiconductores, no terminará allí. Sus ideas y perspectivas han sentado las bases de toda la riqueza de la tecnología moderna y los productos innovadores se han integrado perfectamente en nuestras vidas. En el futuro, representará una tendencia que ha aparecido en diversos campos como el Internet de las cosas, la atención médica y la educación.