朱军山博士: 集成电路摩尔定律会失效吗？

1965年，INTEL创始人戈登·摩尔在一篇论文中说，IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，并且成本不变，这就是著名的摩尔定律。摩尔定律通过半个世纪的验证，一直与集成电路的发展相一致，单片集成电路   上晶体管的数目每隔二年即翻一倍，单位面积上集成的数目也以这个速度发展。

在半个世纪的发展历程中，集成电路技术突破了一个又一个发展瓶颈，这些技术瓶颈在当初普遍认为是很难克服的，比如移相光刻技术、电子束光刻技术等等，但最终这些复杂的问题都解决了，集成技术一步一步向前发展。

20世纪末期，当集成电路最小线宽向90nm及更小尺寸迈进时，碰到了更为复杂的技术难题。这种尺寸离原子尺寸已经越来越近，通常的生产设备上，对准精度、定位精度的误差远大于90nm, 甚至对地球本身的轻微震动都会很敏感。

在强大的技术和资源推动下，这些问题也慢慢得到解决，但是生产成本上升而成品率急剧下降，使这些技术的进步到了得不偿失的地步，因此相应的技术进步的步伐慢下来了，集成电路的发展又到了一个新的瓶颈，并且有人认为摩尔定律已经失效，未来集成电路的集成度不会再按摩尔定律发展，比如2009年4月，IBM的科学家卡尔·安德森指出，摩尔定律很快就会成为历史，他认为就像之前的火车、汽车和航空工业一样，半导体工业也已经相当成熟，持续创新的速度也正在慢慢减缓，因此，摩尔定律很快失去效力。

阻碍芯片按摩尔定律发展的另一个技术问题是芯片功耗。由于越来越多的器件集成在更小的面积内，单位面积的热量也成倍增加，在相同的散热条件下，器件温度也会成倍增加，因此TI数字信号处理器首席设师雷·西玛也表示：“芯片性能成倍增加的时代已经结束。”

当设计工程师和晶圆生产工程师对摩尔定律一片悲观之时，封装工程师却是另一种乐观的声音，由于多芯片封装及系统级封装等立体封装技术的发展，使更多芯片被封装在单个封装体内，因此使单个封装体内器件性能成倍增加。这给摩尔定律的延续创造了新的方向。2009年11月在国际微电子封装年会上，3D封装成为人们的主要话题，超越摩尔定律成为封装行业的一致认同。半导体封装方面的专家普遍认为：封装在一个独立的集成电路内的器件还会成倍增加，这种器件集成的速度可能比摩尔定律提出的发展速度更快。

因此，虽然摩尔定律在晶圆设计和制造生产过程中碰到了技术障碍，使器件集成度发展和线宽设计缩小进度越来越小，但半导体芯片封装和系统级封装使摩尔定律的延续注入了新的活力。考虑这种因素，我们有理由认为摩尔定律还会继续下去。