摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內(nèi)容為：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。

　　盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個世紀(jì)，摩爾定律仍應(yīng)該被認(rèn)為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。預(yù)計定律將持續(xù)到至少2015年或2020年。然而，2010年國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖的更新增長已經(jīng)放緩在2013年年底，之后的時間里晶體管數(shù)量密度預(yù)計只會每三年翻一番。

　　摩爾定律

　　也有人從個人計算機（即PC）的三大要素微處理器芯片、半導(dǎo)體存儲器和系統(tǒng)軟件來考察摩爾定律的正確性。

　　微處理器方面，從1979年的8086和8088，到1982年的80286，1985年的80386，1989年的80486，1993年的Pentium，1996年的PentiumPro，1997年的PentiumII，功能越來越強，價格越來越低，每一次更新?lián)Q代都是摩爾定律的直接結(jié)果。與此同時PC機的內(nèi)存儲器容量由最早的480k擴大到8M，16M，與摩爾定律更為吻合。

　　系統(tǒng)軟件方面，早期的計算機由于存儲容量的限制，系統(tǒng)軟件的規(guī)模和功能受到很大限制，隨著內(nèi)存容量按照摩爾定律的速度呈指數(shù)增長，系統(tǒng)軟件不再局限于狹小的空間，其所包含的程序代碼的行數(shù)也劇增：Basic的源代碼在1975年只有4，000行，20年后發(fā)展到大約50萬行。微軟的文字處理軟件Word，1982年的第一版含有27，000行代碼，20年后增加到大約200萬行。有人將其發(fā)展速度繪制一條曲線后發(fā)現(xiàn)，軟件的規(guī)模和復(fù)雜性的增長速度甚至超過了摩爾定律。系統(tǒng)軟件的發(fā)展反過來又提高了對處理器和存儲芯片的需求，從而刺激了集成電路的更快發(fā)展。

　　摩爾定律并非數(shù)學(xué)、物理定律，而是對發(fā)展趨勢的一種分析預(yù)測，因此，無論是它的文字表述還是定量計算，都應(yīng)當(dāng)容許一定的寬裕度。從這個意義上看，摩爾的預(yù)言是準(zhǔn)確而難能可貴的，所以才會得到業(yè)界人士的公認(rèn)，并產(chǎn)生巨大的反響。

　　專家預(yù)測摩爾定律終結(jié)

　　毫無疑問，摩爾法則對整個世界意義深遠(yuǎn)。不過，隨著晶體管電路逐漸接近性能極限，這一法則將會走到盡頭。摩爾法則何時失效？專家們對此眾說紛紜。早在1995年在芝加哥舉行信息技術(shù)國際研討會上，美國科學(xué)家和工程師杰克·基爾比表示，5納米處理器的出現(xiàn)或?qū)⒔K結(jié)摩爾法則。中國科學(xué)家和未來學(xué)家周海中在此次研討會上預(yù)言，由于納米技術(shù)的快速發(fā)展，30年后摩爾法則很可能就會失效。2012年，日裔美籍理論物理學(xué)家加來道雄在接受智囊網(wǎng)站采訪時稱，“在10年左右的時間內(nèi)，我們將看到摩爾法則崩潰?！鼻安痪茫柋救苏J(rèn)為這一法則到2020年的時候就會黯然失色。一些專家指出，即使摩爾法則壽終正寢，信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會變慢。

　　摩爾定律或在2021終結(jié)

　　50年前，英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出了摩爾定律：集成電路上可容納的電晶體（晶體管）數(shù)目，約每隔24個月便會增加一倍。最近幾十年，這個定律堪稱科技界的鐵律，無論是半導(dǎo)體制造商還是芯片設(shè)計商，幾乎都在按照這個規(guī)律發(fā)展。

　　但是，最近兩年，以英特爾為首的半導(dǎo)體廠商開始放慢制程的升級迭代之路，而人們也不得不開始討論摩爾定律的預(yù)言是否已經(jīng)失效，半導(dǎo)體廠商又該如何面對這樣的挑戰(zhàn)？

　　從最近一期的半導(dǎo)體國際技術(shù)路線圖上可以看出，到2021年，微處理器內(nèi)部的晶體管的尺寸縮小的進(jìn)度不是放緩，而是將停止縮小，這也就意味著推動半導(dǎo)體行業(yè)變革的摩爾定律將正式退出歷史舞臺。

　　延續(xù)摩爾定律究竟有多難？

　　實際上，過去幾十年半導(dǎo)體行業(yè)也沒有和摩爾定律完全保持一致的節(jié)奏。

　　從 1965 年到 1975 年，芯片上的晶體管數(shù)量幾乎每年都會翻番；然而在1975年之后，由于技術(shù)的限制，周期變?yōu)榱藘赡?；到上世紀(jì) 90 年代末，又回到了正規(guī)。

　　而現(xiàn)在半導(dǎo)體廠商又面臨了什么樣的困難？

　　目前，半導(dǎo)體制造商最先進(jìn)的半導(dǎo)體制程已經(jīng)達(dá)到了14nm，正在朝著10nm前進(jìn)，但這幾乎已經(jīng)無限接近硅材料的物理極限。有人會說，未來還會有7nm和5nm，但事實真會如此嗎？

　　如果繼續(xù)按照摩爾定律來研發(fā)更高級的工藝制程，會面臨物理和經(jīng)濟（投入產(chǎn)出比）兩方面的挑戰(zhàn)。

　　摩爾定律本身是一條物理定律，但是在硅晶體管的尺寸接近10nm的時候，柵氧化層的厚度只相當(dāng)于十個原子的厚度。這就會極易產(chǎn)生量子效應(yīng)，并且導(dǎo)致晶體管的特性難以控制，例如漏電問題。對半導(dǎo)體廠商而言，這是一堵穿不透的墻。

　　除此之外，因為晶體管尺寸的縮小，芯片制造成本在逐漸增加，長期以往每顆芯片的毛利率甚至還會低于制造的成本。很明顯，未來大多數(shù)廠商會因投入產(chǎn)出比而選擇更具商業(yè)價值的制程。

　　如何應(yīng)對？

　　即便半導(dǎo)體制造商無法進(jìn)一步縮小晶體管的尺寸，但這并不代表半導(dǎo)體行業(yè)就此停滯不前，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為有兩種方案值得嘗試。

　　不少業(yè)內(nèi)人士表示，雖然晶體管的尺寸無法縮小，但未來能夠取而代之的是通過堆疊技術(shù)來提升晶體管的密度，這一技術(shù)成熟后就可同時保證經(jīng)濟和技術(shù)效益。

　　目前，這樣的3D技術(shù)事實上已經(jīng)在存儲芯片上得到了應(yīng)用，例如英特爾推出的3DxPoint閃存技術(shù)，它在壽命、存儲速度以及容量密度上都要比傳統(tǒng)閃存高幾個level，另外，三星和閃迪等存儲廠商也已經(jīng)在這一領(lǐng)域推出了各自的產(chǎn)品。

　　另外，業(yè)界還認(rèn)為我們可以尋找硅材料的替代品，例如利用新型納米材料可能做出接近分子大小的電路。為此，國內(nèi)外已經(jīng)在著手研究這些新的材料。

　　這眾多可能成為硅的繼任者之中，石墨烯的呼聲無疑是最高的，任正非就曾公開表示，石墨烯時代顛覆硅時代。

　　石墨烯之所以能受到業(yè)界的青睞，是因為它比硅材料有過之而無不及，它是世界上最薄、導(dǎo)電性能最強的材料。石墨烯只有一個原子厚，并且具有強度高、導(dǎo)熱和導(dǎo)電效高等優(yōu)異特性，當(dāng)石墨烯與與其他元素?fù)诫s或復(fù)合也可具有半導(dǎo)體特性。

　　不過制約石墨烯商業(yè)化的是，這種材料目前仍然無法量產(chǎn)，而且石墨烯制備成本也一直居高不下，制造一克石墨烯材料比黃金還要貴出不少。