摩尔定律能走多远

摩尔定律能走多远第一页，共二十五页，2022年，8月28日“摩尔定律”——极富产业洞察力的技术预言戈登·摩尔博士在1965年作出预测：集成电路的晶体管密度每18至24个月翻一番第二页，共二十五页，2022年，8月28日每两年晶体管密度翻番0.010.101.00199019952000200520100.5mm0.35mm0.25mm0.18mm0.13mm90nm65nm45nm32nm微米Pitch间隔晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的70%，从而晶体管面积缩小50%，密度增加1倍第三页，共二十五页，2022年，8月28日=

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=指甲的长度头发的宽度豚草花粉细菌英特尔45纳米晶体管鼻病毒硅原子2000万纳米9万纳米2万纳米2,000纳米45纳米20纳米0.24纳米因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级第四页，共二十五页，2022年，8月28日摩尔定律的实现，使我们能以极低的价格获得极高性能的产品英特尔45纳米处理器中每个晶体管的价格，仅相当于1968年每个晶体管价格的百万分之一如果汽车的价格以同等速率下降，今天一部新车的价格仅为0.01美元2007年英特尔45纳米四核处理器含有8亿多个晶体管1971年英特尔第一代微处理器含有2300个晶体管第五页，共二十五页，2022年，8月28日我们是否真的需要这么多的计算和通信能力？第六页，共二十五页，2022年，8月28日无线宽带将无处不在研究人员服务器、PC手机嵌入式设备大型机很多用户普遍存在普及无线宽带–每时每刻，渗透到生活的各个角落150亿个联网设备第七页，共二十五页，2022年，8月28日无线宽带意味着海量的数字化信息一首MP3格式的歌曲 文件大小约为3MB

相当于2400万个0和1一部高清电影 文件大小超过1GB

相当于80亿个0和1第八页，共二十五页，2022年，8月28日1002003004005001975198519952004019551965.17500.2Billion实现无线宽带需要更多的晶体管Source:Intel全球人均拥有晶体管数量第九页，共二十五页，2022年，8月28日摩尔定律同时推动处理能力提升和功耗降低晶体管密度：提升2倍晶体管切换速度：提升20%以上晶体管切换功率：降低30%以上源极-漏极漏电功率：降低5倍以上栅极氧化物漏电功率：降低10倍以上第十页，共二十五页，2022年，8月28日摩尔定律能走多远？第十一页，共二十五页，2022年，8月28日源极漏极

低阻层

多晶硅栅极二氧化硅姗介质硅衬底源极漏极低阻层 多晶硅栅极二氧化硅栅介质硅衬底二氧化硅栅介质变薄，栅极漏电流增加晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限第十二页，共二十五页，2022年，8月28日高k栅技术突破传统，实现革命性创新低阻层高k栅介质硅衬底工作功能金属采用高-k介质和金属栅极材料，是自上世纪60年代晚期以来,晶体管技术领域最重大的突破。——戈登·摩尔第十三页，共二十五页，2022年，8月28日技术创新再度捍卫摩尔定律源极漏极低阻层多晶硅栅极二氧化硅栅介质硅衬底源极漏极低阻层金属栅极高K栅介质硅衬底以二氧化硅为栅介质的传统工艺，难以突破45纳米的极限采用高k栅介质的创新工艺，将使摩尔定律有效性延续至少10年第十四页，共二十五页，2022年，8月28日32nm2009291MBSRAM第二代高K栅介质+金属栅极今年，第二代高K栅又将如期而至晶体管掩模集成电路第十五页，共二十五页，2022年，8月28日实现摩尔定律的难度到底有多大？第十六页，共二十五页，2022年，8月28日20022003200420052006200720082009201020022003200420052006200720082009201020022003200420052006200720082009201090纳米65纳米45纳米32纳米英特尔即将全面导入32纳米技术不良品率（对数比例）2年更高的芯片产量今天，英特尔的45纳米晶体管制造工艺已经成熟2009年第四季度，将开始导入新一代的32纳米工艺第十七页，共二十五页，2022年，8月28日维持摩尔定律，需要掌握所有关键技术封装技术掩模技术半导体工艺设计工具产品设计制造流程英特尔的核心竞争优势为制造而专门设计工艺与产品设计共同优化迅速提高良品率的能力新产品早期量产的能力第十八页，共二十五页，2022年，8月28日TickTockTickTockTickTockTickTock20052006200720082009201020112012硅制程技术Intel®Core™微架构Nehalem微架构SandyBridge微架构65nm45nm32nmCore2DuoPENRYNNEHALEMWESTMERESANDYBRIDGE创新者的旅程：以自我超越为目标微处理器的“钟摆式”（Tick-Tock）发展：工艺年-架构年第十九页，共二十五页，2022年，8月28日在经济衰退中为创新和未来而投资固定资产增加：财产、工厂、设备（单位：十亿美元）研发（单位：十亿美元）2.53.13.93.84.04.44.85.15.95.819981999200020012002200320042005200620075.720084.03.46.77.34.73.73.85.95.95.019981999200020012002200320042005200620075.22008Source:Intel第二十页，共二十五页，2022年，8月28日为未来投资：70亿美元建32纳米晶圆厂俄勒冈州D1D（当前）俄勒冈州D1C（2009年第四季度）新墨西哥州Fab11X（2010年）亚利桑那州Fab32（2010年）第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日技术更新换代自旋分子光学相位量子？？？选择性状态变量B+=单自旋磁畴分子构象制造开发研究90nm200365nm200545nm200732nm200922nm201116nm201311nm2015未来的选择可能会发生变化2020之后扩展CMOS场效应管仍是最优的电子逻辑设备布尔、非布尔信息处理摩尔定律：后硅时代仍然有效第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日摩尔定律推动无线宽带的最终实现第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日Don’tbeencumber