摩尔定律的未来.doc

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1、摩尔定律的未来ThefutureofMoore'sLaw湖北师范学院计算机科学与技术学院文理学院0704班***20074152101**5摩尔定律的未来计算机科学与技术学院0704班蔡文慧摘要：摩尔定律已经延续了43年，随着半导体芯片上晶体管数量的增长，芯片密度越来越大，继续维持摩尔提出的增长率将越来越难。但是，摩尔定律不会被终结。摩尔定律面临的挑战使得芯片工业不断发展，随着技术的进步，摩尔定律未来将会在不同领域得到更多的横向应用。关键词：摩尔定律，半导体技术，石墨烯晶体管ThefutureofMoore'sL

2、awName:CaiWenhuiCollege：HubeiNormalUniversityAcademyofComputerScienceandTechnologyClass：0704Number:2007415210124Abstract:TheMoore'slawhaslastwithfourty-threeyears,asthechiponsemiconductor'snumberincreacing.But,Moore'slawwasn'tbedead.Astecloledgegrowing,ithasb

3、eusedmoreandmore.Keywords:Moore'sLaw,semiconductor,Graphenetransistor1.引言到底什么是“摩尔定律”？归纳起来，主要有以下三种“版本”：　　（1）集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。　　（2）微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。　　（3）用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。它是英特尔公司创始人之一戈登•摩尔（GordonMoore）总结的存储器芯片的增长规律。当然这种表述没有经过什么论证，只是一种

4、现象的归纳。2.摩尔定律的产生1965年4月19日《电子学杂志》刊登了一位36岁的工程师的文章——《往集成电路里塞进更多元件》，这位名叫戈登·5摩尔的工程师以一个拗口的句子，对芯片业作了一个预言。他说，为了求得最低成本，集成电路的复杂性大约每一年就会翻一番。摩尔的文章不长，算上几张图片和表格，也只有3页。而且，被安排在了毫不起眼的第114页。为了更加形象地表述，摩尔把自己的预言归结为:每过1年，一块集成电路上的晶体管数量就会翻番。到1975年，摩尔把“翻番”的时间修正为2年。摩尔的预言完全是一个经验公式的产物，是

5、基于对50年代以来集成电路发展规律的总结和延伸。但是后来的发展却很好地验证了这一说法，使其享有了“定律”的荣誉。后来表述为“集成电路的集成度每18个月翻一番”，或者说“三年翻两番”。这些表述并不完全一致，但是它表明半导体技术是按一个较高的指数规律发展的。就在摩尔定律提出3年后，英特尔公司诞生了。从它1971年推出第一片微处理器Intel4004至今，微处理器使用的晶体管数量的增长情况基本上符合摩尔定律。有人认为英特尔刻意要求公司的技术发展符合摩尔定律。实际上，在产业竞争的驱动下，不按这样的速度研发新的产品，企业就

6、有被淘汰的危险。3.摩尔定律面临的挑战摩尔定律面临的挑战主要有以下几点:3.1物理尺寸上的极限现有的硅芯片在未来10年将可能达到物理极限，其单个晶体管的大小将像一个原子那么大，这将是一个真正的物理极限。目前，大规模芯片生产已达到0.25微米工艺。微电子工业发展每下一步的线宽大约是前一步的0.7倍，因而0.25微米的下一步是0.18微米，其后是0.13微米、0.09微米、0.06微米。如果芯片生产仍然能以3年翻一番的速度发展，那么在十几年之后，就必然会面临硅芯片技术的物理极限。3.2漏电流当“栅极”的长度小于5nm

7、时，将会产生隧道效应，即由于源极和栅极很近，电子会自行穿越通道，从而造成“0”、“1”逻辑错误。Intel的研究结果证明，隧道效应不管晶体管材质的化学特性怎样都会发生，当缩小晶体管尺寸到了一定程度时，必会产生隧道效应。3.3功耗和散热毫无疑问，处理器的功耗密度不可能无限地提高。尽管可能通过诸多方式来降低功耗，但都不可能从根本上解决这一问题。3.4成本多年以来，硅集成度的提高是靠日益巨大的投资堆积起来的。从早期的用几百万美元到目前是20-30亿美元建一座芯片厂，按照摩尔定律所描述的发展规律，10年以后这一投资将达到

8、数百亿甚至上千亿美元，比一座核电站投资还大。由于花费不起这笔钱，迫使越来越多的公司退出了芯片行业。4.摩尔定律的延续——新型半导体材料的使用52008年4月，权威的美国《科学》杂志发布，英国曼切斯特大学物理和天文学系的安德烈·K·海姆（AndreGeim）教授和科斯佳·诺沃谢洛夫（KostyaNovoselov）研究员开发出了世界最小的晶体管——石墨烯晶体管。他们也因此获