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“摩尔定律已死”真死了吗?还是可以抢救一下?

在最近一段时间里,摩尔定律一直处于“薛定谔的摩尔定律”状态,在英伟达和英特尔这两个全球半导体巨头的话中,它一直处于“死了”和“没死”反复左右横跳的状态。当然也有不少网友开玩笑道,这其实是“摩尔定律平行宇宙”,在英特尔的平行宇宙里摩尔定律依旧活蹦乱跳,而在英伟达的平行宇宙里摩尔定律已经行将就木了。

那么这个摩尔定律到底是何物?为何又被两大半导体巨头反复“折磨”?今天我们就来说说这个“薛定谔的摩尔定律”。

01

什么是摩尔定律

想知道摩尔定律到底有没有事,我们先得知道什么是摩尔定律。

摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔于1965年提出的。其内容也并不复杂:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍。简单来说就是处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。

自从提出到现在50多年以来,摩尔定律一直都是半导体行业的金科玉律,指导着行业的发展。不过在28nm节点之后随着芯片工艺的迭代难度变得越来越大,外界也逐渐出现了不少“摩尔定律已死”或者是“摩尔定律就要到达极限了”的声音。

02

摩尔定律真的到尽头了吗?

如今半导体行业的最先进量产制程工艺已经来到了3nm,三星以及台积电的3nm工艺都已经开始量产,不过现阶段愿意采用的用户并不多,其主要原因便是成本较高,工艺早期良品率控制依旧不够优秀也是次要原因之一。

早在去年就有业内人士泄露了台积电3nm工艺的代价报价,由于EUV光罩层数高达26层,3nm工艺12英寸晶圆的报价高达3万美元,相比5nm工艺的16900美元几乎翻倍,是7nm工艺报价9346美元的3倍多。

就连一向财大气粗并且喜欢采用先进工艺的苹果这次都没有采用3nm,而是4nm工艺。就足以看出3nm的价格有多么昂贵。

并且如今半导体行业的制程工艺也即将逼近物理极限,带来的就是每一代晶体管密度的增速在放缓,芯片主频的提升速度更慢,性能的改善越来越难。

在2005年之前的20年里,微处理器的性能提升了1000倍,也就是每两年提升一倍;而在这之后的速度则有所放缓。

这一切的现实,看起来都在印证一件事——摩尔定律正逐渐迈向最后极限。

03

嘴上都是主义,心里都是生意

随着RTX 40系列显卡的发布,其价格也随之浮出水面——国行RTX 4090 12999元起、RTX 4080两个版本分别为9499元、7199元起。相比RTX 30系两款旗舰卡,这个价格可以说是上涨了不少。

如此高昂的价格自然也就引来了全球用户的吐槽,不过面对外界的吐槽,英伟达CEO黄仁勋也说出了涨价的道理:“今天12英寸的晶圆要贵得多,不是贵了一点点,是贵了非常非常多。”黄仁勋说,“现在技术越来越贵,所以我们必须使用更多办法,像RTX、DLSS、SCR、Tensor Cores这样的发明,使我们能够继续克服成本的增加。”

此外他还表示:摩尔定律已死,芯片成本会随着时间推移而下降的想法已经是过去时了。

这也是最近摩尔定律争论反复横跳的开端。

而在此后的Innovation 2022活动中,英特尔正式发布了13代酷睿系列产品,同时英特尔CEO基辛格也表示:“过去数十年我都处在一个争论之中,就是摩尔定律已经死了。”他说。“但答案是,没有!”Moore’s Law: Alive and Well(摩尔定律活得很好)。

随后他还展示了英特尔未来的制程路线图,从Intel 7一直到Intel 18A,也就是埃米级工艺。

看起来这是两家巨头对于半导体技术未来的发展所做出的争论,但实际上这是两家企业在为未来行业发展模式所做出的的争夺。

首先可以肯定的一点是,摩尔定律不可能永远都是金科玉律,它总有到达极限的时候,就连戈登·摩尔本人也承认了这一点。

2015年,摩尔定律50周年之际,退居幕后做慈善的戈登·摩尔接受专栏作家托马斯·弗里德曼采访时直言:“摩尔定律”不会永远持续下去。

但是否认摩尔定律,其实是一种希望改变整个行业的竞争与合作规则的尝试。按照黄仁勋的说法,英伟达是这个世界上唯一的全栈加速计算公司:“一个加速计算公司必须是全栈的,因为加速计算需要你理解应用,然后重新加工所有的栈来让它跑得更快。”

说白了,黄仁勋希望大家都到它的规则里来竞争。就像英特尔过去50年做到的那样。如果英伟达能够提出新的“定律”或者行业规则,那么未来英伟达就能够引领整个行业。

英特尔这边同样如此,作为摩尔定律提出者的继任人,基辛格一直想要维持摩尔定律正统接班人的身份,他在此前的一次采访中称,英特尔是唯一有全方位能力来保证摩尔定律存活的公司。

而作为拥有自家晶圆厂的英特尔,确实也有这个能力来维持摩尔定律。据了解,明年首次使用EUV工艺的Intel 4工艺将会进入量产阶段,而基辛格也透露,Intel 18A(相当于台积电1.8nm)制程的PDK 0.3版本已经在开发者手中了。

“我们期待第一批测试芯片在年底前完成流片。”

此外,英特尔还介绍了在绕开电子的物理限制,从光的角度来延续摩尔定律的技术进展,简单介绍了一个名为可插拔式光电共封装(pluggable co-package photonics)解决方案上的突破。

04

不如说摩尔定律“已经撞墙”

之前看到有网友调侃,说“相信摩尔定律已死的人每两年翻一倍”。如果说“摩尔定律已死”,不如换个说法,摩尔定律在前进过程中撞到了一堵墙。目前这堵墙还是一堵软墙,只会让半导体行业的发展越来越困难、越来越缓慢,越发展到后面这堵墙就会越硬,直到最后的极限。

但不管如何,在摩尔定律放缓的今天,人们已经开始寻求新的技术创新,未来半导体行业可能会迎来一场新的发展,量子、光电、新的化合物等等新材料可能会彻底颠覆硅统治下的半导体行业。到了那个时候,摩尔定律可能才能算真正的“死亡”。

引用资料参考:只用一周时间,摩尔定律就死了一次又活了回来 - 品玩

“摩尔定律已死”争议进入高潮 - 钛媒体

摩尔定律到底死没死:芯片巨头英特尔、英伟达为何各执一词?- 凤凰网科技

3倍于7nm芯片 台积电3nm工艺代工价格高达3万美元 - 快科技

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