免费小说阅读网

手机浏览器扫描二维码访问

第452章 讨论计算复杂性（第5页）

产出率提高、硅晶片面积变大以及设备生产率上升这3个因素使芯片制造商在过去几十年里得以制造出元件排列越来越密集的芯片，同时又使单位面积的成本近乎不变，而每个晶体管的成本不断下降。

但是，这一趋势可能会在目前终止，其主要原因就是光刻技术已变得更为昂贵。

在过去10年中，印刷细微结构方面的困难使得成品硅片单位面积的制造成本以每年百分之十的速度递增。

由于每年每个晶体管的面积会比去年同期缩小百分之二十五左右，每个晶体管的成本仍会逐年递减。

但是，当抵达某个临界点时，制造成本的增加速度会超过晶体管成本的下降速度，从而导致下一代晶体管的成本高于上代产品。

如果光刻技术的成本快速攀升，我们所熟知的摩尔定律一定会很快失效。

而且现在已经有迹象表明摩尔定律的终结将很快到来。

目前的高级芯片均采用浸没式光刻工艺制成，该工艺是将水浸的硅晶片曝露于波长为193纳米的深紫外光线下进行图案刻蚀。

按照规划，下一代光刻工艺会采用波长更短的极紫外光。

然而，这项本应在2004年就投入使用的技术在实际应用中却被一拖再拖，因此芯片制造商们不得不采用一些权宜之计，例如双重图形光刻。

所谓双重图形光刻就是重复进行某些步骤以打造最为精细的元件结构。

双重图形光刻工艺耗费的时间是单次图形光刻的两倍。

尽管如此，芯片制造商们仍在考虑采用三重甚至四重图形光刻，而这些做法无疑会进一步提高制造成本。

若干年后，当我们回顾2015年时也许会将其视为转折之年，晶体管的成本从这一年开始停止下滑，转而节节攀升。

━━━━

我因曾在光刻技术会议上大胆宣告摩尔定律即将失效而被业界熟知。

然而，真正的事实却是，我并不认为摩尔定律会就此消亡。

相反，我倒认为这一定律即将再次发生演变。

未来，半导体行业的创新将继续下去，但这些创新并不会系统性地降低晶体管的成本。

相反，半导体行业的进步将以新形式的集成来定义，即将每种芯片的不同功能集成在一起，降低整个系统的成本。

这听上去也许与摩尔定律1.0时代非常相像，但届时我们要做的并非把不同的逻辑电路整合在一块更大面积的芯片上，而是将长久以来都与硅晶芯片相互分离的非逻辑功能并入芯片之中。

这方面的一个早期范例便是现代手机的摄像头，这种摄像头通过直通硅晶穿孔技术将图像传感器直接合并在数字信号处理器中。

除此之外，后续还会有其他的范例不断涌现。

芯片设计者才刚刚开始探索如何集成微机电系统，这类系统可用于制造袖珍加速器、陀螺仪，甚至还有继电器逻辑电路。

同样，用来开展生物鉴定和环境测试的微流体传感器亦能够集成在芯片中。

所有的这些技术都能够让我们把一块数字互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片与外部的模拟世界直接连接起来。

如果新的传感器和驱动器能够充分利用硅晶加工中极为常见的低成本大批量生产工艺，这将会产生巨大的经济影响。

然而，从经济角度而言，这个摩尔定律再次发挥作用的新阶段——我将其称为摩尔定律3.0，而半导体业界则称之为“扩展摩尔定律”

——却可能没什么意义。

将非标准化元件集成到芯片上会催生众多激动人心的新产品和新功能，但这种做法却没有规律且可预测的后续成功路线图。

未来的发展之路将会更加黯淡无光。

在芯片上增加一项新的功能也许会让一家公司当即赚得盆满钵满，但我们无法确保再增加另外一项功能会让这家公司在未来继续盈利。

鉴于未来的输赢还是一个巨大的变数，对于一些老牌半导体公司而言，当前这个过渡时期无疑是非常痛苦的。

即便如此，我还是认为摩尔定律3.0是这条定律迄今最令人兴奋的一个演绎版本。

一旦抛开对可轻易量化的进步的预期，我们便能够迎来层出不穷的创意应用，例如可以与身体无缝对接的仿生义肢、可以测试空气或水的智能手机、能从周围环境能源中获得动力的袖珍传感器以及大量我们还想象不到的应用。

如我们所知，摩尔定律也许即将走向终结。

但是，在它的基础上衍生出来的种种定律将推动我们在未来很长一段时间内继续前行。