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超越摩尔,或许更加务实

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过去五十年,集成电路由摩尔定律引领发展

1965年4月19日,戈登摩尔通过对芯片上晶体管数据的观察在《电子学》杂志中大胆预测,每隔18-24 个月,芯片上集成的晶体管数目就会增加一倍,这个预测被称为摩尔定律。

晶体管是集成电路的基本组成单元,集成电路上晶体管数量成倍增长使芯片能够搭载越来越复杂的电路系统,摩尔定律成为集成电路向小型化、低成本化及高性能发展的最好诠释。

在接下来的50余年中,全球约70%的半导体元器件市场直接受到摩尔定律的影响,这70%的元器件主要包括三类:处理器、存储器和数字逻辑电路,这三类集成电路都是大规模CMOS电路;相对而言,模拟信号IC和混合信号IC只是采用CMOS衍生技术,因此它们受摩尔定律的影响相对较小。

五十年来,芯片沿着摩尔定律发展,芯片中的晶体管不断增多,芯片变得小型化、更小型化。同样,单位晶体管的成本不断降低,同等性能芯片的成本也就不断降低。

资料来源:华登国际

摩尔定律正逼近极限,集成电路的发展出现三大方向

随着摩尔定律的推动,CMOS集成电路正接近原子级,继续缩小特征尺寸越来越困难,由此集成电路的发展出现了三大方向:延伸摩尔(More Moore)、超越摩尔(More than Moore)、跨越CMOS(Beyond COMS)。

资料来源:中投证券

延伸摩尔是指遵循摩尔定律,继续追求芯片尺寸的小型化,进一步发展先进的CMOS技术,提高芯片性能并减少芯片的成本。

与延伸摩尔所采用的方式不同,超越摩尔的本质是将不同功能的芯片和元件组装在一起。其创新点在于封装技术,在满足需求的情况下,可快速和有效的实现芯片功能,具有设计难度低、制造较为便捷和成本较低等优势。

跨越CMOS(Beyond CMOS)的主流定义为采用硅基CMOS以外的新技术提升集成电路的性能。

超越摩尔更加关注市场需求,或许更加务实

之前集成电路产业一直延续摩尔定律而飞速发展,满足了人们对计算、存储的需求。随着物联网时代的到来,消费者除了对计算、存储功能,还对传输、感测、智能化等功能的要求越来越高。芯片的发展不仅仅是更高的性能,更需要多样化的功能。

超越摩尔技术路径下,芯片系统性能的提升不再依靠纯粹的晶体管规模,而是更多地依靠电路设计以及系统算法优化。

超越摩尔技术路径下,集成度的提高不一定要依靠单纯的把更多模块放到同一块芯片上,而是可以依靠封装技术来实现集成。模拟/射频/混合信号模块等不需要最先进工艺的模块可以用较成熟且廉价的工艺实现,而数字模块则可以由先进工艺实现。不同模块可以用封装技术集成在同一封装中,而模块间的通讯则使用高速接口。

超越摩尔技术使得芯片发展从一味追求功耗下降及性能提升,转向更加务实的满足市场的需求。

综上:物联网时代,芯片的发展不仅仅是更高的性能,更需要多样化的功能,超越摩尔技术可以将不依赖于先进制程的模拟/射频/混合信号模块以及由先进制程实现的数字模块封装在一起,以满足多样化的市场需求,相比延伸摩尔与跨越硅基会更加的务实。

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