摩尔定律ppt

其中静态功耗包括三个 部分：A、CMOS管亚 阈值电压漏电流所需 功耗；B、CMOS管栅 极漏电流所需功耗；C、 CMOS管衬底漏电流 （BTBT)所需功耗。
栅极氧化层随着晶体管 尺寸变小而越来越薄，目前 主流的半导体制程中，甚至 已经做出厚度仅有1.2纳米的 栅极氧化层，大约等于5个原 子叠在一起的厚度而已。在 这种尺度下，所有的物理现 象都在量子力学所规范的世 界内，例如电子的穿隧效应。 因为穿隧效应，有些电子有 机会越过氧化层所形成的位 能障壁（potential barrier） 而产生漏电流，这也是今日 集成电路芯片功耗的来源之 一。
物理学家加来道雄 （Michio Kaku）是纽约 城市大学一名理论物理 学教授，2012年接受采 访时称摩尔定律在叱咤 芯片产业47年风云之久 后，正日渐走向崩溃。 这将对计算机处理进程 产生重大影响。在未来 十年左右的时间内，摩 尔定律就会崩溃，单靠 标准的硅材料技术，计 算能力无法维持快速的 指数倍增长。
摩尔定律面临的挑战
摩尔定律问世已40多年， 人们不无惊奇地看到半导 体芯片制造工艺水平以一 种令人目眩的速度提高。I ntel的集成电路微处理器 芯片Pentium4的主频已高 达2GHz，2011年推出了含 有10亿个晶体管、每秒可 执行1千亿条指令的芯片。 这种发展速度是否会无止 境地持续下去是成为人们 所思考的问题。
从技术的角度看，随 着硅片上线路密度的增加， 其复杂性和差错率也将呈 指数增长，同时也使全面 而彻底的芯片测试几乎成 为不可能。一旦芯片上线 条的宽度达到纳米（10-9 米）数量级时，相当于只 有几个分子的大小，这种 情况下材料的物理、化学 性能将发生质的变化，致 使采用现行工艺的半导体 器件不能正常工作，摩尔 定律也就要走到尽头。
尽管如果晶体管不能继续“瘦 身”，摩尔定律就会失效，芯片产 业的后硅元素时代不应当被忽视。 当传统硅晶体管最终不能继续发展 后，芯片还可以采用其他多种元素。
目前，晶体管的源极、漏极和 通道是用硅元素制成的，它们也可 以由砷化铟、砷化镓、氮化镓和化 学元素周期表上第三和第五族的其 他元素制成。来自化学元素周期表 中不同的族，意味着晶体管材料有 不同的属性，它们的一大特性是有 更高的电子迁移率，这意味着电子 迁移速度更快，晶体管速度也可以 因此更高。
新技术带来的突破
2012年10月28日，
美国IBM研究所科学家宣
称，最新研制的碳纳米管
芯片符合了“摩尔定律”
周期，依据摩尔定律，计
算机芯片每18个月集成度
翻番，价格减半。传统的
晶体管是由硅制成，然而
2011年来硅晶体管已接近
了原子等级，达到了物理极限 Nhomakorabea由于这种物质的自
不过EUV工艺拖延了这么 多年，Intel对此早就淡 定了，此前他们表示就 算没有EUV光刻工艺， 他们也懂得如何在7nm 工艺制造芯片，言外之 意就是有EUV工艺更好， 没有EUV也行的，英特尔 不差这点。
按照英特尔的路线图， 2017年就要进步到7nm 工艺，不知道在这样发 展下去硅原子的物理极 限怎么突破，要轮到新 材料出场了么？
从经济的角度看，正 如摩尔第二定律所述， 20-30亿美元建一座芯片 厂，线条尺寸缩小到0.1 微米时将猛增至100亿美 元，比一座核电站投资 还大。由于花不起这笔 钱，越来越多的公司退 出了芯片行业。
摩尔在《经济学家》 杂志上撰文写道：“现 在令我感到最为担心的 是成本的增加，…这是另 一条指数曲线”。他的 这一说法被人称为摩尔 第二定律。
加来道雄表示导致 摩尔定律失效的两大主 因是高温和漏电。这也 正是硅材料寿命终结的 原因。加来道雄表示这 与科学家们最初预测摩 尔定律没落大相径庭。 科学家应该能继续挖掘 硅部件的潜力，从而在 未来几年时间里维持摩 尔定律的生命力；但在 3D芯片等技术也都耗尽 潜力以后，那么也就将 达到极限。
芯片的功耗包括由CMOS 管状态改变所产生的 动态功耗与由漏电流 产生的静态功耗。
然而，这也只是权宜之计。其 它材料虽然有潜力，但是迟早会遇 到与硅同样的问题。
Intel今年已经开始 量产14nm工艺，下一 代工艺将是10nm， Intel原本计划在2015年 底开始投产10nm工艺。 随着半导体工艺进入 10nm内，新一代EUV 光刻（极紫外光刻）设 备也愈加重要，这还要 看荷兰ASML公司的研 发进度了。日前该公司 公布了Q3季度财报，其 中提到他们将在2016年 10nm工艺节点上正式 启用EUV光刻工艺，首 个客户普遍认为是Intel 公司。
尽管这种趋势已经持 续了超过半个世纪，摩 尔定律仍应该被认为是 观测或推测，而不是一 个物理或自然法。预计 定律将持续到至少2015 年或2020年。然而， 2010年国际半导体技术 发展路线图的更新增长 已经放缓在2013年年底， 之后的时间里晶体管数 量密度预计只会每三年 翻一番。
定律验收：1975年，在一种新出现 的电荷前荷器件存储器芯片中，的 确含有将近65000个元件，与1965 年摩尔的预言一致。另据Intel公司 公布的统计结果，单个芯片上的晶 体管数目，从1971年4004处理器 上的2300个，增长到1997摩尔定 律年PentiumII处理器上的7.5百万 个，26年内增加了3200倍。如果 按“每两年翻一番”的预测，26年 中应包括13个翻番周期，每经过一 个周期，芯片上集成的元件数应提 高2n倍（0≤n≤12），因此到第13 个周期即26年后元件数这与实际的 增长倍数3200倍可以算是相当接近 了。
摩尔定律面临的挑战
目录
1.什么是摩尔定律？ 2.摩尔定律面临的挑战 3.新技术带来的突破
什么是摩尔定律
摩尔定律是由英特尔创始 人之一戈登·摩尔提出来的。其 内容为：当价格不变时，集成 电路上可容纳的晶体管数目， 约每隔18个月便会增加一倍， 性能也将提升一倍。换言之， 每一美元所能买到的电脑性能， 将每隔18个月翻一倍以上。这 一定律揭示了信息技术进步的 速度。