摩爾定律活不久了 CMOS電路被判“死刑”

　　Intel聯合創始人之一的戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律，50多年來這個黃金法則主導了硅基半導體的發展規律，Intel也是摩爾定律最堅定的捍衛者。不過從14nm節點開始，依托于摩爾定律的Intel Tick-Tock戰略就已經變了，升級周期從2年變成3年，14nm工藝實際上要戰四代處理器了。盡管Intel一直嘴硬說摩爾定律未滅，但傳統半導體這幾年內確實面臨著很大挑戰，IRDS(設備與系統國際路線圖)日前發布的一份報告則給CMOS電路判了死刑——2024年它就會終結了。

　　傳統CMOS集成電路將在2024年走到盡頭

　　IRDS(International Roadmap for Devices and Systems)是IEEE電子和電子工程師協會設立的一個組織，從1965年開始每年都會發布一份半導體領域中技術路線圖，之前叫做ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)路線圖，去年被IEEE重命名為IRDS，這樣可以更全面地反應各種系統級新技術。

　　本年度的IRDS路線圖完整版要到11月份才會發布，現在發布是白皮書，但是這次的報告已經足夠引起軒然大波了，因為它預測傳統CMOS電路在2024年就要終結了，這又是怎么回事呢?來看下EETimes的報道。

　　首先對半導體工藝發展不太了解的讀者建議先看看我們之前做過的一個科普文章：沙子做的CPU，憑什么賣那么貴?里面解釋了了半導體技術的一些術語，比如常見的xxnm工藝指的就是線寬，FinFET、FD-SOI則是指晶體管結構，Intel從22nm工藝、TSMC/三星/GF則是從16/14nm節點開始使用FinFET工藝，今年的工藝會發展到10nm，下一代則是7nm，TSMC、三星還提出了5nm工藝路線圖，Intel這邊就比較謹慎，5nm進展尚未公布。

　　IRDS中介紹的CMOS工藝路線圖

　　從IRDS路線圖中可以看到，2015年16/14nm節點開始進入FinFET工藝，一直到2021年下下代的5nm節點FinFET工藝都會存在，但是2019年就會開始應用新的GAA(gate-all-around，環繞柵極)晶體管結果，2024年的4/3nm節點則會完全取代FinFET結構，這也是為什么這份報告出來之后引起熱議的原因，它代表著傳統CMOS電路在2024年走到盡頭了。

　　從2024年開始，未來的半導體工藝雖然還會有2.5nm、1.5nm線寬之分，但是再看下后面的紅字部分，這幾種新工藝的柵極距等指標是沒有變化的，也就是說晶體管并不會一直縮小，在5nm節點就已經沒啥變化了。

　　未來會使用新的材料、新的3D工藝繼續提升半導體技術

　　CMOS電路在2024年終結不代表半導體技術就沒有發展了，IRDS白皮書中也提到了新的發展方向，包括使用新的半導體材料和工藝，比如使用Ge(鍺)取代硅基半導體，它的電子遷移率比硅更高，電氣性能更好。還有就是3D工藝，這跟目前的NAND閃存發展過程有些相似，平面NAND閃存在16/15nm節點之后就步入瓶頸期，但是廠商開發了3D NAND閃存，未來的邏輯半導體芯片也會走上3D堆棧工藝。