電子基礎知識：摩爾定律相關知識詳解

　　摩爾定律

　　摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登?摩爾（GordonMoore）提出來的。其內容為：集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，而價格下降一半；或者說，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩番。這一定律揭示了信息技術進步的速度。

　　1965年4月19日《電子學》雜志第114頁發(fā)表了一篇仙童公司工程師摩爾撰寫的題為“讓集成電路填滿更多的元件”的文章，文中預言半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量將每年翻一番。

　　1975年，摩爾在IEEE的一次學術年會上提交了一篇論文，根據當時的實際情況對摩爾定律進行了修正，把“每年翻一番”改為“每兩年翻一番”，而現在普遍流行的說法是“每18個月翻一番”。但1997年9月摩爾在接受一次采訪時聲明他從來沒有說過“每18個月翻一番”。

　　加州理工學院的教授CarverMead也參與了摩爾定律的提出。摩爾表示，20年來，他對人們稱他為摩爾定律創(chuàng)始人的做法受之有愧。英特爾的前官員DavidHouse曾經推斷說，晶體管的數量每18個月翻番。實際上，芯片的性能每隔18個月翻番一次。摩爾強調說，他從來沒有說過18個月。

　　摩爾定律不適合于硬盤驅動器的容量或者其它設備之上。摩爾開玩笑的說：“摩爾定律已經被應用于任何呈現指數級增長的東西上面，我很高興因此而獲得好評。”

　　選擇硅的原因

　　這是一個材料科學上奇跡。硅是是一種很好的半導體（它能夠導電，但同時也可以控制的方式進行的），盡管收縮，硅的晶體結構仍然能保持完整。

　　摩爾定律現在失效了嗎？

　　盡管很多分析師與企業(yè)的官員已經放言摩爾定律將過時，但它可能仍然發(fā)揮作用。

　　一些人，比如惠普實驗室的StanWilliams與PhilKuekes認為，到2010年，晶體管的收縮將成為一個問題。因此，廠商需要找到新的替代材料，比如惠普的“縱橫制交換”（crossbarswitches）。

　　另外一些人，比如英特爾的科技戰(zhàn)略部主任PaoloGargini則宣稱，到2015年，制造商們才開始轉向混合芯片（hybridchips），比如結合了傳統晶體管元素與新出現材料，比如納米線的芯片。到2020年，新型芯片才會完全投入使用。

　　從理論的角度講，硅晶體管還能夠繼續(xù)縮小，直到4納米級別生產工藝出現為止，納米是衡量芯片的體積單位。一納米是一米的十億分之一。目前的芯片一般使用90納米工藝制造。預計時間可能在2023年左右。到那個時候，由于控制電流的晶體管柵極（transistorgate）以及氧化柵極（gateoxide）距離將非常貼近，因此，將發(fā)生電子漂移現象（electronsdrift）。如果發(fā)生這種情況，晶體管會失去可靠性，原因是晶體管會由此無法控制電子的進出，從而無法制造出1和0出來。

　　如果替代晶體管的材料永遠找不到，摩爾定律便會失效。

　　如果替代材料出現了，那么類似摩爾定律的規(guī)律將仍然出現。

　　現在，科學家們都在尋找最好的替代材料，碳納米管，硅納米線晶體管，分子開關（molecularcrossbars），相態(tài)變化材料（phasechangematerials），自旋電子（spintronics）目前都處于試驗階段。

　　盡管硅有局限性，但制造商與設計師們仍然喜歡這種材料。硅將繼續(xù)出現在某些設備當中。摩爾表示：“我認為，硅技術仍然是制造復雜微結構及材料的基本方法。”