to|关于摩尔定律那些事：失效在即，如何延续？( 二 ) 对话|诊疗|保健|link|life|新冠疫

几年前开始，大家看报纸和杂志都会看到，很多人都在提，摩尔定律是不是走不下去了？是不是要撞到墙了？是不是大家开始没办法跟上它的脚步了？
诚然，有一些真真实实的数据，证明这个脚步越来越艰难。
每一个节点依次上量的时间点，原来每两年有一个节点，到14nm开始已经拖慢了，10nm、7nm拖得更慢了。一个芯片的大小，做一个芯片到底能做多大？其实是用光照决定的，目前大概就是3.3公分×3.3公分的芯片。图上的红点，是server级的芯片大小，那个年代做出领先市场的CPU或GPU，大小都离光照机器人很远。但是2016年开始到2017年、2018年，慢慢开始突破光照极限了，这是从另外一个角度来看摩尔定律是不是产生了问题，对我们的生活是不是带来了影响，这是否表示，我们无法作出效能更高、算力更强的芯片？这会减缓我们整个科技进步的脚步，所以大家才会担心。
为什么会越走越慢？我们也可以看看到底这几年来遇到了什么问题。
从1965年到 0.35um、0.25um、0.18um，没有什么问题，绝大多数是工程上的问题，工程上的问题努努力就能解决。
接下来，会遇到物理上的问题。
首先，通互联。芯片越做越小，塞的晶体管越来越多，用铝布线，很快就会产生电子迁移的问题，动力变短，芯片用不了几年会坏掉，也会遇到光刻机的问题，原来用的光刻机光源不够细，要改成193的，必须从半导体制程工艺里从铝改成铜，这对制造工艺来讲是非常大的挑战。
大家看整个构造，因为有一些透镜和光学系统，要细一点，193nm的光源，极限大概是45nm，就没办法再微缩下去了。这时候就有更聪明的人在想，透镜没办法解决，能不能在透镜和微片之间加一滴水，水能够折射，把它从45nm往下微缩一些，所以最后有一个浸没式的光刻出来。
做到了28nm，然后又遇到了问题，开始漏电，所以只能换材料。原来用的是偏氧化硅的东西，中间的绝缘层要全部换掉，这种更换，代表了物理、制程上的挑战，有各式各样的实验。
再往下走大家就知道了，2D解决不了漏电、质量的问题，但是有FinFET出来，本身晶体管的构架变成了3D，就像长了一个翅膀一样。因为光源没有解决，所以从10nm、7nm开始，要用多层光照画线，原来画一条线就可以解决，现在光本身就比线要粗，怎么办？左边曝一次光，右边曝一次光，中间留下的细缝，刚好就是6nm，但制程成本会非常高。
种种的物理问题，层出不穷地出现，我们接下来还可以看到，有更多的问题要解决。不过重点是，这些问题也算解决了。
中轴，是Cadence公司为了解决这个问题写的行数，从“0.35um”一直到今天做到10nm、7nm的时候，原来几十万行、几百万行的程序，大概已经到了几千万行，完全不输一台自驾车，很难超过一台自驾车。
同样带来的问题，无论从制程上来看，还是从EDA编程角度来看，每一个晶体管的成本开始往上跳，成本触底。
1965年到触底为止，每一根晶体管的价格在每一个时代都是往下掉的，所以说不需要花脑筋，就可以往下一个制程工艺走，除非你用不了这个工艺，只要你的量不会差太多，就可以省钱，这是半导体过去几十年来发展的真正定律。
可是到了20nm、16nm后，成本开始增加了，大部分做生意的人开始问自己，到底要不要用下一代制程，用了有什么好处，省的是什么成本，如果把成本所有东西包进去，你的成本越来越高，到底能不能做？
就在20nm的时候，我也参加过行业很多讨论，大家觉得半导体几乎快走到终点了，尤其是硅，成本增加后，还有几家公司会用这个制程工艺？